WO2020058194A1 - Belichtungsvorrichtung für ein fotolithographieverfahren, baugruppe mit einer belichtungsvorrichtung sowie verfahren zur belichtung eines mit einem fotolack beschichteten substrats - Google Patents

Belichtungsvorrichtung für ein fotolithographieverfahren, baugruppe mit einer belichtungsvorrichtung sowie verfahren zur belichtung eines mit einem fotolack beschichteten substrats Download PDF

Info

Publication number
WO2020058194A1
WO2020058194A1 PCT/EP2019/074711 EP2019074711W WO2020058194A1 WO 2020058194 A1 WO2020058194 A1 WO 2020058194A1 EP 2019074711 W EP2019074711 W EP 2019074711W WO 2020058194 A1 WO2020058194 A1 WO 2020058194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
focusing
exposure device
exposure
substrate
chuck
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/074711
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Vogler
Original Assignee
Suss Microtec Lithography Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suss Microtec Lithography Gmbh filed Critical Suss Microtec Lithography Gmbh
Publication of WO2020058194A1 publication Critical patent/WO2020058194A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/7005—Production of exposure light, i.e. light sources by multiple sources, e.g. light-emitting diodes [LED] or light source arrays
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/7015—Details of optical elements
    • G03F7/70158—Diffractive optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Definitions

  • Exposure device for a photolithography process assembly with an exposure device and method for exposing a substrate coated with a photoresist
  • the invention relates to an exposure device for a photolithography process and an assembly with a substrate and such an exposure device.
  • the invention further relates to a method for exposing a substrate coated with a photoresist.
  • Devices for treating a disk-shaped substrate are known from the prior art, which are used in connection with photolithography processes.
  • a photolithography process micro-structured components can be produced, for example integrated circuits, semiconductor chips or micro-electromechanical systems (MEMS).
  • MEMS micro-electromechanical systems
  • a photomask is first loaded into the exposure device.
  • a substrate coated with a photoresist (“resist”) for example a wafer, is inserted into the device and then exposed through the photomask. Due to the exposure, the chemical properties of the photoresist applied to the substrate change partially, i.e. the photoresist is developed at these points.
  • the photoresist can then be removed in areas defined by the photomask.
  • the treated substrate can then be processed further.
  • the object of the invention is to provide an exposure device for a photolithography process which can be used flexibly and can also write over a large area of a substrate in a short time.
  • Another object of the invention is to provide a method for exposing a substrate coated with a photoresist, by means of which essentially any desired pattern can be written on a substrate in a short time.
  • an exposure device for a photolithography process with an exposure device, a focusing device system and a chuck.
  • the focusing device system is arranged between the exposure device and the chuck, essentially parallel to the chuck, and has at least two focusing elements, each with a focal point.
  • the exposure device is set up such that all exposure elements of the focusing device system are always illuminated by the exposure device during exposure.
  • the focal points of the focusing elements are each intended for writing on the substrate using the “direct write” method.
  • the focal points of the focusing elements on the image side each lie on the side of the focusing device system facing away from the exposure device and are spaced from the chuck, so that focal points or images arise in the focal points that can be used to expose the photoresist on the substrate.
  • writing can be carried out simultaneously at different points in the direct write method.
  • the focal points provided for writing can be moved together via the focusing device system, so that all focal points write in parallel.
  • the photoresist can be exposed at different locations at the same time, which increases the writing speed compared to devices in proportion to the number of focusing elements that only have a single focal point for writing in the direct write process.
  • the flexibility of the direct write process is retained, so that the pattern to be written can be adapted at any time without the need for design changes or fundamental process changes.
  • a deviation of up to ⁇ 2.5 gm from parallelism counts as “essentially parallel”, where ⁇ 2.5 gm is the maximum change in distance between the focusing device system and the chuck if these are arranged essentially in parallel.
  • “During exposure” means times at which a substrate on the chuck, more precisely the photoresist on the substrate, is illuminated with light from the exposure device.
  • the focusing device system is designed as a lens mask or comprises a lens mask.
  • the lens mask is plate-shaped, as a result of which the focusing elements are arranged in a flat array.
  • the exposure device can be designed such that the exposure device has no component that can specifically block a light beam from the exposure device to individual focusing elements, such as an arrangement of movable mirrors, a pixel panel or the like.
  • the lens mask is in particular not a photo mask, that is, it is not a projection template or is not used as such.
  • the lens mask does not shield defined areas in order to depict a pattern, as is the case with the conventional photolithography methods with photomasks, but rather bundles light into a plurality of light beams, with each of which it is possible to write simultaneously.
  • the focusing elements cannot be designed to be switchable independently of one another, so that either all focusing elements always provide a light point for writing or not.
  • the exposure device has at least two exposure channels, each of the at least two focusing elements being assigned to a separate exposure channel.
  • the exposure device is a light source.
  • the exposure device can have at least two separate light sources, each light source being assigned to one of the exposure channels.
  • the exposure device can comprise only a single light source, the light of which is divided by optical elements over the at least two exposure channels.
  • each exposure channel can be assigned a spatial modulation element, in particular a micromirror array, an LCD, a grating light valve (GLV) or an optical valve, which is illuminated by the exposure device, the respective focusing element of the exposure channel imaging at least part of the respective one spatial modulation element generated.
  • a spatial modulation element in particular a micromirror array, an LCD, a grating light valve (GLV) or an optical valve, which is illuminated by the exposure device, the respective focusing element of the exposure channel imaging at least part of the respective one spatial modulation element generated.
  • GLV grating light valve
  • This type of direct write method does not require movement of one of the elements of the exposure device.
  • the exposure device can have at least two write heads, each write head being assigned to an exposure channel and comprising the respective focusing element and the respective spatial modulation element of the exposure channel.
  • the exposure device is particularly suitable for the production of integrated circuits, since it is common here to reproduce the same structures multiple times on a substrate.
  • the focusing elements can be formed from structured and / or coated material, in particular glass.
  • the exposure device has an illumination optical system which is arranged between the exposure device and the focusing device system.
  • the illumination optics can be designed in such a way that the light of the exposure device strikes the focusing elements over the entire surface, collimated and / or with homogeneous intensity.
  • the light beam formed by each focusing element has essentially the same properties, so that in all Focal points of the focusing device system provided for writing can be developed in the same way, ie the writing can be done directly.
  • the exposure device preferably comprises an adjustment device which is designed to move the focusing device system relative to the chuck, in particular to shift and / or tilt it, to move the chuck relative to the focusing device system, in particular to move and / or tilt it, and / or To move the exposure device relative to the focusing device system, in particular to shift and / or tilt it.
  • an adjustment device which is designed to move the focusing device system relative to the chuck, in particular to shift and / or tilt it, to move the chuck relative to the focusing device system, in particular to move and / or tilt it, and / or To move the exposure device relative to the focusing device system, in particular to shift and / or tilt it.
  • the targeted writing of patterns can thus be carried out either by specifically moving focused foci or by a spatial intensity distribution set by a spatial modulation element per focusing element. It is also conceivable to combine both writing variants and to move a spatial intensity distribution in a targeted manner.
  • the focal points are moved by adjusting the illumination angle.
  • the lighting angle can be adjusted by tilting the exposure device.
  • the illumination angle is pivoted, i.e. the orientation of the illumination angle is changed, while the angle of the illumination angle preferably remains constant.
  • the exposure device can be stationary, ie fixed, and illuminate an optical element, for example a more movable deflection mirror.
  • the adjustment of the illumination angle can be realized by tilting the optical element.
  • the tilting of the illumination angle can also be implemented using known methods for changing the illumination angle in mask aligners, as described, for example, in EP 2 253 997 A2.
  • individual light beams which are generated in particular by switchable LED arrays, can be deliberately superimposed in order to vary the angle distribution of the illumination angle.
  • the adjustment device is controlled here by means of a control unit in which the design to be written is stored as a template and which, in particular, controls the writing process fully automatically.
  • the focusing elements of the focusing device system can be formed by Fresnel lenses, microlenses, for example a microlens array (MLA), in particular a monolithic microlens array, axicons and / or diffractive optical elements.
  • MLA microlens array
  • These focusing elements can be a micro lens array (MLA) and / or binary / multi-level diffractive optical elements (DOE).
  • MLA micro lens array
  • DOE binary / multi-level diffractive optical elements
  • the focusing device system can have a plurality of work cells, each with at least one focusing element.
  • the size of the at least one work cell defines the maximum size of the die that can be produced with the work cell.
  • each die is assigned a focusing element, in particular with one focal point in each case, which is provided to describe the die.
  • the exposure device has a holder for a mask, in particular a photomask, the focusing device system, in particular in the form of a lens mask, being arranged in the holder.
  • the exposure device comprises a vapor lamp, in particular a mercury vapor lamp, at least one laser, in particular an excimer laser or diode laser, or an LED array. In this way, the properties of the exposure device can be matched to different requirements.
  • the exposure device can comprise one or more light sources.
  • an assembly with a substrate, in particular a wafer, and an exposure device according to the invention is also provided to achieve the above-mentioned object.
  • the substrate is arranged on the chuck and, in particular, is fixed thereon in a stable position.
  • the number of focusing elements of the focusing device system corresponds to a number of dies provided on the substrate. In particular, each die is assigned a focusing element.
  • the substrate can be a silicon wafer.
  • the substrate is preferably coated with a photoresist.
  • the substrate can have a maximum diameter or a maximum edge length of 10 mm to 500 mm, preferably 100 mm to 200 mm, in particular 150 mm.
  • the distance between the focal points of the farthest focussing elements is at least 50%, in particular at least 75%, particularly preferably at least 90% of the maximum width of the substrate, in particular the maximum width of the useful area of the substrate.
  • the substrate can be covered essentially over its entire usable area, i.e. of the area to be written on can be written simultaneously with the focusing device system.
  • the distance between the focal points of the farthest distant focusing elements is a maximum of 50% of the maximum width of the substrate, in particular the maximum width of the useful area of the substrate.
  • the additional travel path of the focusing device system in particular a focusing device system designed as a lens mask, is a maximum of 50% of the maximum width of the substrate, in particular a maximum of half the maximum width of the useful surface of the substrate.
  • the additional travel path is the distance by which the focal points must be moved relative to the substrate in addition to the distance that is sufficient to completely describe one die in each case.
  • a method for exposing a substrate coated with a photoresist, in particular for producing integrated circuits is also provided for the solution of the above-mentioned task, with the following steps: Focusing device system, in particular in the form of a lens mask, with at least two focusing elements, which is arranged between the exposure device and the chuck, b) placing a substrate coated with photoresist on the chuck, and Illuminating all focusing elements of the focusing device system by means of the exposure device, so that each focusing element generates a focused light spot or a focused image on and / or in the photoresist.
  • the method can also have the further method step: d) moving the chuck, the focusing device system and / or the exposure device in order to scan the areas of the photoresist to be exposed with the light spots or the images.
  • the process is a direct write process, since the design is imaged directly into the photoresist by means of the light points, in particular without using a photomask.
  • the focal points forming the light points can be adjusted synchronously and in the same way, and the locations that are provided for simultaneous writing can be described simultaneously, ie exposed or not exposed.
  • the substrate can be directly written on at several points with a pattern or the design.
  • all focusing elements of the focusing device system are always illuminated simultaneously during the exposure, so that all focusing elements form a focused light spot that can be used for direct writing.
  • each die is assigned a focusing element and a focal point. In this way, the dies can be described simultaneously in an identical manner in the direct write method, as a result of which the time required for this can be significantly reduced in comparison to other direct write methods.
  • the light points are only moved within a die, that is to say the range of motion of a light point is limited to the size of a die, so that a light point is not intended to describe a plurality of dies which are arranged at different locations on the substrate.
  • the range of motion can be limited to 50 mm, preferably to 20 mm, which enables a very precise movement of the light points.
  • the chuck, the focusing device system and / or the exposure device are moved by means of an adjustment device which is designed to move the focusing device system relative to the chuck, in particular to move and / or tilt it, to move the chuck relative to the focusing device system, in particular shift and / or tilt, and / or the exposure device relative to move to the focusing device system, in particular to move and / or tilt.
  • an adjustment device which is designed to move the focusing device system relative to the chuck, in particular to move and / or tilt it, to move the chuck relative to the focusing device system, in particular shift and / or tilt, and / or the exposure device relative to move to the focusing device system, in particular to move and / or tilt.
  • the areas to be exposed are traversed according to a template that is stored in a control unit.
  • the control unit can be used to ensure precise and, in particular, fully automatic writing of the substrate.
  • the template is created based on the pattern or design.
  • the distance between the most distant light points preferably corresponds to at least 50%, in particular at least 75%, particularly preferably at least 90% of the maximum width of the substrate, in particular the maximum width of the useful area of the substrate.
  • the maximum width of the usable area is the distance between the most distant points on the usable area.
  • the usable area of the substrate is the area which is provided for writing on or for producing integrated circuits. In this way, the substrate can essentially be written onto over its entire usable area at the same time.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an assembly according to the invention with an exposure device according to the invention which has a lens mask
  • FIG. 2 shows a schematic view of the assembly with the exposure device from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the lens mask from FIG. 1 according to a first embodiment
  • - Figure 4 in a schematic plan view of the lens mask of Figure 1 according to a second embodiment
  • - Figure 5 is a schematic view of a portion of an exposure device according to the invention according to another embodiment, with several spatial modulation elements.
  • FIG. 1 shows an assembly 10 with an exposure device 12 and a coated substrate 14, the exposure device 12 being set up to expose the substrate 14 coated with a photoresist.
  • the substrate 14 is a circular wafer and has a usable area 40.
  • any substrate 14 can be exposed using the exposure device 12, in particular wafers that are not circular.
  • the usable area 40 which is shown in broken lines in FIG. 2, comprises a region of the substrate 14 which is formed by a concentric circle with a diameter d which is 95% of the diameter of the substrate 14.
  • the usable area 40 can in principle be an arbitrarily large proportion of an area of the substrate 14.
  • the exposure device 12 can be used in any photolithography process.
  • the exposure device 12 has an exposure device 15, a focusing device system 17 and an illumination optics 20, which is provided to direct the light of the exposure device 15 to the focusing device system 17.
  • the exposure device 15 is a single light source 16 in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.
  • the light source 16 is a mercury vapor lamp here.
  • the light source 16 can be any light source that is suitable for the photolithography method, for example another steam lamp, a laser, in particular an excimer laser or diode laser, or an LED array.
  • the light source 16 can also be formed from a combination of these light sources.
  • the focusing device system 17 is a lens mask 18.
  • the focusing device system In an alternative embodiment, the focusing device system
  • each can be the lens mask below
  • the illumination optics 20 are designed in accordance with the light source 16 and the beam path on which the light is guided from the light source 16 to the lens mask 18.
  • the illumination optics 20 comprise an ellipsoid mirror 22, which bundles the light from the light source 16, and in the direction of the beam path a shutter 24, a collimation lens 26, two lens plates 28, 29, which together form a so-called Köhler integrator, and a front lens 30. Furthermore, two mirrors 32, 33 are arranged in the beam path, each deflecting the light accordingly by 90 °.
  • the light from the light source 16 can be completely blocked by means of the shutter 24, so that no light from the light source 16 falls on the lens mask 18.
  • the shutter 24 is in particular not suitable for blocking light beams to individual parts such as focusing elements of the lens mask 18.
  • the exposure device 12 also has a chuck 34 and a platform 36, the chuck 34 being arranged opposite the front lens 30 on the platform 36 (see FIG. 2)
  • the substrate 14 is attached to the chuck 34.
  • the lens mask 18 is received in a receptacle 38 of the exposure device 12 between the illumination optics 20 and the chuck 34 and is arranged essentially parallel to the useful surface 40 of the substrate 14.
  • the receptacle 38 is preferably a receptacle in which photomasks can also be accommodated for a mask photolithography process.
  • the receptacle 38 can be a drawer-shaped holder in which the lens mask 18 is sucked in by means of a vacuum and thus fixed.
  • the receptacle 38 can also be designed specifically, in particular exclusively, to receive the lens mask 18.
  • the lens mask 18 is, for example, plate-shaped and has a base body 41 and several, in particular identically designed, focusing elements 42, which are arranged next to one another in the form of a grid.
  • the basic body 41 has a plurality of work cells 46.
  • the work cells 46 are square and arranged in rows and columns, in particular directly adjacent to one another. In other words, the work cells 46 are distributed on the base body 41 like a checkerboard.
  • the number of work cells 46 corresponds to the number of focusing elements 42, one focusing element 42 being assigned to one work cell 46.
  • the focusing elements 42 are, for example, micro-lenses each having a focal point 44 which, when the lens mask 18 is installed, lies in the plane of the useful surface 40 or the photoresist applied to the substrate 14.
  • the focusing elements 42 are formed in the base body 41.
  • the focusing elements 42 and the base body 41 can be made together in one piece.
  • FIG. 3 shows a lens mask 18 according to a first embodiment.
  • the lens mask 18 here is a circular disk with nine focusing elements 42, which are arranged in the form of a 3 ⁇ 3 grid centered in the disk.
  • each focusing element 42 has an individual microlens 43 with a focal point 44, which is provided for writing on the photoresist or the substrate 14.
  • FIG. 4 shows a lens mask 18 according to a second embodiment.
  • the focusing elements 42 each have Fresnel lenses 45 instead of microlenses 43, as in the first embodiment.
  • the lens mask 18 of the second embodiment is designed analogously to the first embodiment. The following explanations apply equally to the lens mask 18 in each embodiment, ie regardless of the nature of the focusing elements 42.
  • the focal points 44 of all focusing elements 42 lie in a plane which is arranged parallel to the lens mask 18 (see FIG. 2).
  • the focal points 44 may lie in a plane that is arranged essentially parallel to the lens mask 18, i.e. in a plane that is inclined by up to 2.5 pm to the lens mask 18.
  • the distance between the focal points 44 of the focusing elements 42 arranged at diagonally opposite corners of the lens mask 18 is 90% of the diameter d of the useful surface 40 of the substrate 14.
  • the distance between the focal points 44 of the farthest distant focusing elements 42 can be as large as desired be. It is preferably at least 50%, in particular at least 75%, particularly preferably at least 90% of the maximum width of the substrate 14 or the maximum width of the usable area 40.
  • the distance between the focal points 44 of the farthest focussing elements 42 from one another is preferably not greater than the maximum width of the substrate 14, in particular not greater than the maximum width of the useful surface 40 of the substrate 14, since otherwise not all focal points 44 are used simultaneously to describe the substrate 14 can be used.
  • the focusing elements 42 can be formed by an essentially any type of lens, for example by Fresnel lenses, microlens arrays (MLA), in particular a monolithic microlens array, diffractive optical elements (DOE) or axicons or combinations thereof.
  • MLA microlens arrays
  • DOE diffractive optical elements
  • the focusing elements 42 can be formed from structured and / or coated material, in particular glass.
  • the size of the work cells 46 is selected such that it corresponds to the size of a die 48 that is to be produced from the substrate 14. At the same time, the work cells 46 define the area on the substrate 14 in which a corresponding focus 44 of the associated focusing element 42 can be moved.
  • Each die 48 is thus assigned a focusing element 42 with a focal point 44, which is provided for describing the corresponding work cell 46.
  • the lens mask 18 can be any number of several, i.e. have at least two focusing elements 42. Furthermore, any number of focusing elements 42 can be assigned to a work cell 46 and / or a die 48. Additionally or alternatively, any number of dies 48 can be provided in a work cell 46.
  • a focusing element 42 can have more than one focal point 44, which is provided for writing on.
  • the focusing elements 42 can be arranged side by side in any way. In particular, they can form an arrangement that deviates from a rectangle, for example in order to be able to image the largest possible number of rectangular dies 48 on a circular wafer.
  • the exposure device 12 has an adjustment device 50 with a first adjustment device 52 and a second adjustment device 54.
  • the first adjustment device 52 is coupled to the light source 16 and is set up to shift and / or tilt the light source 16.
  • the second adjustment device 54 is coupled to the chuck 34 via the platform 36 and is set up to shift and / or tilt the chuck 34 with respect to the lens mask 18.
  • the adjustment device 50 can have an adjustment device which is coupled to the lens mask 18 and is set up to shift and / or tilt the lens mask 18 relative to the chuck 34.
  • the focal points 44 are also arranged in a fixed manner relative to one another and are therefore all adjusted synchronously and in the same way relative to the substrate 14 by the adjusting device 50.
  • a control unit 56 is provided, which is connected in a signal-transmitting manner to the light source 16, the shutter 24 and the adjusting device 50.
  • the control unit 56 can be part of the exposure device 12 or separately, e.g. as a computer.
  • control unit 56 a template of the design or pattern is stored, which is to be written onto the dies 48 by means of the photolithography method, the control unit 56 controlling the movement of the focal points 44 and the opening and closing of the shutter 24 after the template.
  • the light from the light source 16 is transmitted to the front lens 30 and refracted there in such a way that the light is collimated and illuminates the entire side 58 of the lens mask 18 facing the front lens 30 with homogeneous intensity.
  • all the focusing elements 42 are also illuminated by the light from the light source 16 and a light point is generated in each focal point 44, by means of which the photoresist on the substrate 14 can be exposed using the direct write method.
  • the shutter 24 is closed, the light from the light source 16 is blocked, so that no light from the light source 16 falls on the lens mask 18 and thus no light spots are formed which develop the photoresist.
  • the assembly 10 or the exposure device 12 is described below with the aid of an integrated circuit which is produced by means of the photolithography method in each case on a die 48 of the substrate 14.
  • the method can be used for any designs or patterns.
  • the lens mask 18 is inserted into the receptacle 38 and a substrate 14 coated with photoresist is attached to the chuck 34. Then the shutter 24 is opened and all focusing elements 42 of the lens mask 18 are illuminated homogeneously by means of the light source 16 via the illumination optics 20. Each focussing element 42 then generates a focussed light spot in its focal point 44, which directly exposes the photoresist at the corresponding point in the respective die 48. The areas of the photoresist to be exposed on the substrate 14 are scanned by means of the stored template by means of the control unit 56 and exposed by means of the light spots formed by the lens mask 18.
  • control unit 56 controls the relative movement of the focal points 44 with respect to the substrate 14 via the adjusting device 50 and moves the structures of the design or pattern to be written according to the template with the focal points 44 coupled to one another via the lens mask 18.
  • the chuck 34 with the substrate 14 is displaced in the X-Y direction with respect to the lens mask 18 by means of the second adjusting device 54. Additionally or alternatively, the chuck 34 can be tilted and / or rotated relative to the lens mask 18, around the focal points 44 relative to the substrate
  • the relative movement of the focal points 44 with respect to the substrate 14 can be generated in that the lens mask 18 is displaced and / or tilted via a corresponding adjustment device.
  • the light source 16 can be displaced and / or tilted via the adjusting device 52, as a result of which the beam path of the light from the light source 16 changes and leads to a corresponding relative movement of the focal points 44 with respect to the substrate 14.
  • Each focal point 44 is assigned to a single die 48 at any point in time, that is to say that each die 48 is only ever described by one focal point 44 at a time.
  • each focal point 44 is arranged at the corresponding location of the die 48 assigned to it, so that all focal points 44 each describe the same location of the die 48.
  • the light from the light source 16 illuminates all focusing elements 42 simultaneously via the illumination optics 20, so that a light point for developing the photoresist is formed in all focal points 44 of the focusing elements 42.
  • the shutter 24 the light from the light source 16 is transmitted or blocked in accordance with the structure to be formed to the lens mask 18, so that light from the light source 16 falls through the focusing elements 42 and light spots are formed for writing or no light from the light source 16 falls through the focusing elements 42 and thus no light points are formed for writing.
  • the design of the integrated circuit is simultaneously imaged in a direct write process in all dies 48 by means of the light point assigned to the corresponding die 48 in the photoresist on the substrate 14.
  • a different template has to be stored in the control unit 56 and selected for the method.
  • the exposure device 12 and in particular the lens mask 18 do not have to be changed for this, i.e. can be used flexibly for different designs.
  • lens masks 18 can also be used for different designs, in particular lens masks 18 can be used according to their optical properties, such as resolution.
  • different lens masks 18 can be used for a design in 1 pm technology and a design in 5 pm technology. In this way, a photolithography method is provided which can be used flexibly and can also reproduce essentially any pattern multiple times over a large area of a substrate 14 in a short time.
  • a design common to all dies 48 can be generated simultaneously in all dies 48 provided on a substrate 14 in the direct write method.
  • the method is many times faster than in conventional direct write methods, in which the dies 48 are written to one another in succession or only ever a part of the dies 48 of a substrate 14.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a section of an exposure device 12 according to the invention in accordance with a further embodiment.
  • the exposure device 12 shown in FIG. 5 differs as follows from the exposure device 12 described in connection with FIGS. 1 to 4.
  • the exposure device 12 has a plurality of spatial modulation elements 60.
  • the spatial modulation elements 60 can comprise micromirror arrays, LCDs, GLVs or optical valves.
  • the spatial modulation elements 60 can each comprise an array of elements which can be switched between a translucent and an opaque state. In this way, transmission patterns with which the substrate 14 is to be exposed can be set in a targeted manner by switching the individual elements of each spatial modulation element 60.
  • Each focusing element 42 in FIG. 5 produces an image of the spatial modulation element 60 or the set transmission pattern on the substrate 14 in the form of an intensity distribution.
  • This intensity distribution can be written into a photoresist that is located on the substrate 14.
  • the spatial modulation element 60 can be controlled by means of the control unit 56 in order to set certain patterns or transmission patterns.
  • the exposure device 12 in FIG. 5 has a plurality of exposure channels 62.
  • a focusing element 42 and a spatial modulation element 60 are assigned to each of these exposure channels 62.
  • the exposure device 12 comprises a plurality of write heads 63, each write head 63 having a focusing element 42 and a spatial modulation element 60 for an exposure channel 62.
  • the write heads 63 can also have further optical elements such as lenses or mirrors.
  • each write head 63 can have its own light source 16 of the exposure device 15 for generating the light for the respective exposure channel 62.
  • the invention is not restricted to the embodiments shown.
  • individual features of an embodiment can be combined with other features as desired, independently of the other features of the corresponding embodiment.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

Eine Belichtungsvorrichtung (12) für ein Fotolithographieverfahren umfasst eine Belichtungseinrichtung (15), ein Fokussiervorrichtungssystem (17) und einen Chuck (34). Das Fokussiervorrichtungssystem (17) ist zwischen der Belichtungseinrichtung (15) und dem Chuck (34) vorgesehen, ist im Wesentlichen parallel zum Chuck (34) angeordnet und weist zumindest zwei Fokussierelemente (42) mit jeweils einem Brennpunkt (44) auf. Dabei ist die Belichtungsvorrichtung (12) derart eingerichtet, dass beim Belichten stets alle Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) durch die Belichtungseinrichtung (15) beleuchtet werden. Ferner ist eine Baugruppe (10) mit einem Substrat (14), insbesondere einem Wafer, und einer solchen Belichtungsvorrichtung (12) vorgesehen. Das Substrat (14) ist dabei auf dem Chuck (34) angeordnet. Die Anzahl der Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) entspricht einer Anzahl der auf dem Substrat (14) vorgesehenen Dies (48). Des Weiteren ist ein Verfahren zur Belichtung eines mit einem Fotolack beschichteten Substrats (14) beschrieben.

Description

Belichtungsvorrichtung für ein Fotolithographieverfahren, Baugruppe mit einer Belichtungsvorrichtung sowie Verfahren zur Belichtung eines mit einem Fotolack beschichteten Substrats
Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung für ein Fotolithographieverfahren sowie eine Baugruppe mit einem Substrat und einer solchen Belichtungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Belichtung eines mit einem Fotolack beschichteten Substrats.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Behandlung eines scheibenförmigen Substrats bekannt, die im Zusammenhang mit Fotolithografie- Verfahren verwendet werden. Mit einem Fotolithografie-Verfahren können mikrostrukturierte Bauteile hergestellt werden, beispielsweise integrierte Schaltungen, Halbleiterchips oder mikro-elektromechanische Systeme (MEMS). Bei dem Herstellungsverfahren wird zunächst eine Fotomaske in die Belichtungsvorrichtung geladen. Dann wird ein mit einem Fotolack („Resist“) beschichtetes Substrat, zum Beispiel ein Wafer, in die Vorrichtung eingelegt und anschließend durch die Fotomaske belichtet. Aufgrund der Belichtung ändern sich die chemischen Eigenschaften des auf dem Substrat aufgebrachten Fotolacks partiell, d.h., der Fotolack wird an diesen Stellen entwickelt. Anschließend kann der Fotolack in durch die Fotomaske definierten Bereichen entfernt werden. Das behandelte Substrat kann dann weiterverarbeitet werden.
Der große Nachteil dieser Verfahren ist, dass die Fotomasken ein festes, unveränderliches Design haben. Das bedeutet, dass für jedes neue Muster dass auf ein Substrat geschrieben werden soll, eine neue Fotomaske mit dem entsprechenden Design hergestellt werden muss.
Ferner sind sogenannte „direct write“ Verfahren bekannt, bei denen ein Lichtstrahl über das Substrat verfahren wird, um auf diese Weise den Fotolack selektiv zu entwickeln und somit direkt, das heißt ohne Fotomaske, das gewünschte Muster auf das Substrat zu schreiben. Dadurch können Konstruktionsänderungen ohne Zeitverzögerung und zusätzliche Materialkosten für eine Fotomaske durchgeführt werden. Allerdings sind„direct write“-Systeme vergleichsweise langsam, da der Lichtstrahl immer nur einen Punkt des Substrats beschreiben kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Belichtungsvorrichtung für ein Fotolithographieverfahren bereitzustellen, das sowohl flexibel einsetzbar ist als auch in kurzer Zeit einen großen Bereich eines Substrats beschreiben kann. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Belichtung eines mit einem Fotolack beschichteten Substrats bereitzustellen, mittels dem in kurzer Zeit im Wesentlichen beliebige Muster auf ein Substrat geschrieben werden können.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Belichtungsvorrichtung für ein Fotolithographieverfahren, mit einer Belichtungseinrichtung, einem Fokussiervorrichtungssystem und einem Chuck vorgesehen. Das Fokussiervorrichtungssystem ist zwischen der Belichtungseinrichtung und dem Chuck, im Wesentlichen parallel zum Chuck angeordnet und weist zumindest zwei Fokussierelemente mit jeweils einem Brennpunkt auf. Die Belichtungsvorrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass beim Belichten stets alle Fokussierelemente des Fokussiervorrichtungssystems durch die Belichtungseinrichtung beleuchtet werden.
Die Brennpunkte der Fokussierelemente sind jeweils zum Schreiben im„direct write“ Verfahren auf dem Substrat vorgesehen. Dadurch liegen die bildseitigen Brennpunkte der Fokussierelemente jeweils auf der von der Belichtungseinrichtung abgewandten Seite des Fokussiervorrichtungssystems und sind vom Chuck beabstandet, sodass in den Brennpunkten Lichtpunkte oder Abbildungen entstehen, die zum Belichten des Fotolacks auf dem Substrat eingesetzt werden können.
Indem mittels des Fokussiervorrichtungssystems mehrere Brennpunkte oder Abbildungen zum Schreiben bereitgestellt werden, kann gleichzeitig an verschiedenen Stellen im direct write Verfahren geschrieben werden. Dabei können beispielsweise die zum Schreiben vorgesehenen Brennpunkte über das Fokussiervorrichtungssystem gemeinsam verfahren werden, sodass alle Brennpunkte parallel schreiben. Auf diese Weise kann der Fotolack an verschiedenen Stellen gleichzeitig belichtet werden, wodurch die Schreibgeschwindigkeit gegenüber Vorrichtungen proportional zur Anzahl an Fokussierelementen erhöht ist, die nur einen einzelnen Brennpunkt zum Schreiben im direct write Verfahren aufweisen. Gleichzeitig bleibt die Flexibilität des direct write Verfahrens erhalten, sodass das zu schreibende Muster jederzeit angepasst werden kann, ohne dass hierzu Konstruktionsänderungen oder grundlegende Prozessänderungen erforderlich sind.
Im Sinne der Erfindung zählt eine Abweichung von bis zu ± 2,5 gm von der Parallelität als „im Wesentlichen parallel“, wobei ± 2,5 gm die maximale Abstandsänderung zwischen dem Fokussiervorrichtungssystem und dem Chuck beträgt, wenn diese im Wesentlichen parallel angeordnet sind.„Beim Belichten“ meint Zeitpunkte, zu denen ein Substrat auf dem Chuck, genauer der Fotolack auf dem Substrat mit Licht der Belichtungseinrichtung beleuchtet wird.
In einer Ausführungsform ist das Fokussiervorrichtungssystem als Linsenmaske ausgebildet oder umfasst eine Linsenmaske.
Insbesondere ist die Linsenmaske hierbei plattenförmig, wodurch die Fokussierelemente in einem ebenen Array angeordnet sind.
Ist das Fokussiervorrichtungssystem als Linsenmaske ausgebildet, so kann die Belichtungsvorrichtung derart ausgebildet sein, dass die Belichtungsvorrichtung kein Bauteil aufweist, das einen Lichtstrahl von der Belichtungseinrichtung zu einzelnen Fokussierelementen gezielt blockieren kann, wie eine Anordnung aus beweglichen Spiegel, ein Pixel-Panel oder dergleichen.
Ferner ist die Linsenmaske insbesondere keine Fotomaske, das heißt, sie ist keine Projektionsvorlage bzw. wird nicht als solche verwendet. Insbesondere schirmt die Linsenmaske keine definierten Bereiche ab, um ein Muster abzubilden, wie diese bei den herkömmlichen Fotolithografie-Verfahren mit Fotomasken der Fall ist, sondern bündelt Licht in mehrere Lichtstrahlen, mit denen jeweils gleichzeitig geschrieben werden kann.
Des Weiteren können die Fokussierelemente nicht unabhängig voneinander schaltbar ausgebildet sein, sodass immer entweder alle Fokussierelemente einen Lichtpunkt zum Schreiben bereitstellen oder nicht.
Gemäß einer Ausführungsform, weist die Belichtungsvorrichtung zumindest zwei Belichtungskanäle auf, wobei jedes der zumindest zwei Fokussierelemente einem separaten Belichtungskanal zugeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die Belichtungseinrichtung eine Lichtquelle.
Die Belichtungseinrichtung kann zumindest zwei separate Lichtquellen aufweisen, wobei jede Lichtquelle einem der Belichtungskanäle zugeordnet ist.
Alternativ kann die Belichtungseinrichtung nur eine einzige Lichtquelle umfassen, deren Licht durch optische Elemente auf die zumindest zwei Belichtungskanäle aufgeteilt wird.
Ferner kann jedem Belichtungskanal ein räumliches Modulationselement, insbesondere ein Mikrospiegelarray, ein LCD, ein Gräting Light Valve (GLV) oder ein Optical Valve, zugeordnet sein, welches von der Belichtungseinrichtung durchleuchtet wird, wobei das jeweilige Fokussierelement des Belichtungskanals eine Abbildung zumindest eines Teils des jeweiligen räumlichen Modulationselements erzeugt. Auf diese Art und Weise können durch gezieltes Einstellen des räumlichen Modulationselements unterschiedliche Strukturen in den Fotolack geschrieben werden. Diese Art des direct write Verfahrens benötigt keine Bewegung eines der Elemente der Belichtungsvorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Belichtungsvorrichtung zumindest zwei Schreibköpfe aufweisen, wobei jeder Schreibkopf einem Belichtungskanal zugeordnet ist und das jeweilige Fokussierelement und das jeweilige räumliche Modulationselement des Belichtungskanals umfasst.
Die Belichtungsvorrichtung ist dabei insbesondere für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen geeignet, da es hierbei üblich ist, dieselben Strukturen mehrfach auf einem Substrat abzubilden.
Die Fokussierelemente können aus strukturiertem und/oder beschichtetem Material, insbesondere Glas, gebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Belichtungsvorrichtung eine Beleuchtungsoptik auf, die zwischen der Belichtungseinrichtung und dem Fokussiervorrichtungssystem angeordnet ist.
Die Beleuchtungsoptik kann dabei derart gestaltet sein, dass das Licht der Belichtungseinrichtung vollflächig, kollimiert und/oder mit homogener Intensität auf die Fokussierelemente trifft. Hierdurch weist der durch jedes Fokussierelement gebildete Lichtstrahl im Wesentlichen dieselben Eigenschaften auf, sodass in allen zum Schreiben vorgesehenen Brennpunkten des Fokussiervorrichtungssystems auf die gleiche Weise der Fotolack entwickelt, d.h. direkt geschrieben, werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Belichtungsvorrichtung eine Verstellvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Fokussiervorrichtungssystem relativ zum Chuck zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, den Chuck relativ zum Fokussiervorrichtungssystem zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, und/oder die Belichtungseinrichtung relativ zum Fokussiervorrichtungssystem zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen. Auf diese Weise können mittels der Verstellvorrichtung die zum Schreiben vorgesehenen Brennpunkte oder Abbildungen des Fokussiervorrichtungssystems über ein auf dem Chuck befestigtes Substrat bewegt bzw. auf diesem abgebildet werden, und somit in definierter Weise zum direkten Schreiben verwendet werden.
Das gezielte Schreiben von Mustern kann also entweder durch gezieltes Bewegen von fokussierten Brennpunkten oder durch eine räumliche Intensitätsverteilung, eingestellt durch ein räumliches Modulationselement pro Fokussierelement, erfolgen. Es ist auch denkbar, beide Schreibvarianten zu kombinieren und eine räumliche Intensitätsverteilung gezielt zu bewegen.
Insbesondere erfolgt das Bewegen der Brennpunkte über ein Verstellen der Beleuchtungswinkel.
Das Verstellen der Beleuchtungswinkel kann mittels Kippens der Belichtungseinrichtung realisiert werden. Insbesondere wird der Beleuchtungswinkel hierbei geschwenkt, d.h. die Ausrichtung des Beleuchtungswinkels wird verändert, während der Winkel des Beleuchtungswinkels vorzugsweise konstant bleibt.
Alternativ kann die Belichtungseinrichtung stationär, d.h. fix, angeordnet sein und ein optisches Element, beispielsweise einen bewegbareren Umlenkspiegel, anstrahlen. In diesem Fall kann das Verstellen des Beleuchtungswinkels durch Kippen des optischen Elements realisiert werden. Das Kippen des Beleuchtungswinkels kann ferner mit bekannten Verfahren zum Ändern des Beleuchtungswinkels in Mask Alignern realisiert werden, wie beispielsweise in der EP 2 253 997 A2 beschrieben.
Beispielsweise können einzelne Lichtbündel, welche insbesondere durch schaltbare LED Arrays erzeugt werden, gezielt überlagert werden, um die Winkelverteilung des Beleuchtungswinkels zu variieren.
Die Verstellvorrichtung wird hierbei mittels einer Steuereinheit gesteuert, in der das zu schreibende Design als Vorlage hinterlegt ist und die insbesondere vollautomatisch den Schreibprozess steuert.
Die Fokussierelemente des Fokussiervorrichtungssystems können durch Fresnel-Linsen, Mikrolinsen, zum Beispiel einem Mikrolinsen Array (MLA), insbesondere einem monolithischen Mikrolinsen Array, Axicons und/oder diffraktive optische Elemente gebildet sein.
Diese Fokussierelemente können ein Mikrolinsengitter (micro lens array - MLA) und/oder binary/multi-level diffraktive optische Elemente (DOE) sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Fokussiervorrichtungssystem mehrere Arbeitszellen mit jeweils wenigstens einem Fokussierelement aufweisen. Dabei definiert die Größe der wenigstens einen Arbeitszelle die maximale Größe des mit der Arbeitszelle herstellbaren Dies. Somit kann mit dem Fokussiervorrichtungssystem parallel das Design, das für mehrere insbesondere alle Dies identisch ist, auf mehrere Dies geschrieben werden.
Insbesondere ist hierbei in jeder Arbeitszelle genau ein Fokussierelement vorgesehen, sodass jedem Die ein Fokussierelement, insbesondere mit jeweils einem Brennpunkt, zugeordnet ist, der zum Beschreiben des Dies vorgesehen ist.
Es ist von Vorteil, wenn die Belichtungsvorrichtung eine Aufnahme für eine Maske, insbesondere eine Fotomaske, aufweist, wobei das Fokussiervorrichtungssystem, insbesondere in Form einer Linsenmaske, in der Aufnahme angeordnet ist. Somit kann in der Belichtungsvorrichtung sowohl eine Fotomaske für ein übliches Masken-Belichtungsverfahren als auch eine Linsenmaske für das direct write Verfahren eingesetzt werden, wodurch die Belichtungsvorrichtung besonders flexibel einsetzbar ist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Belichtungseinrichtung eine Dampflampe, insbesondere eine Quecksilberdampflampe, wenigstens ein Laser, insbesondere ein Excimer-Laser oder Diodenlaser, oder ein LED-Array umfasst. Auf diese Weise können die Eigenschaften der Belichtungseinrichtung auf unterschiedliche Anforderungen abgestimmt sein.
Die Belichtungseinrichtung kann eine oder mehrere Lichtquellen umfassen.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch eine Baugruppe mit einem Substrat, insbesondere einem Wafer, und einer erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung vorgesehen. Das Substrat ist auf dem Chuck angeordnet und insbesondere lagestabil auf diesem befestigt. Die Anzahl der Fokussierelemente des Fokussiervorrichtungssystems entspricht einer Anzahl der auf dem Substrat vorgesehenen Dies. Insbesondere ist dabei jedem Die ein Fokussierelement zugeordnet. Somit können alle Dies gleichzeitig mit demselben Muster im direct write Verfahren beschrieben werden, wodurch die Zeit, die zum Erstellen des Designs auf dem Substrat erforderlich ist, auf einen Bruchteil gegenüber Vorrichtungen reduziert ist, bei denen jeweils nur ein Die gleichzeitig beschrieben wird.
Das Substrat kann ein Silizium-Wafer sein.
Vorzugsweise ist das Substrat mit einem Fotolack beschichtet.
Das Substrat kann einen maximalen Durchmesser bzw. eine maximale Kantenlänge von 10 mm bis 500 mm, vorzugsweise von 100 mm bis 200 mm, insbesondere von 150 mm aufweisen.
In einer Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Brennpunkten der zueinander am weitesten entfernten Fokussierelemente mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% der maximalen Breite des Substrats, insbesondere der maximalen Breite der Nutzfläche des Substrats. Auf diese Weise kann das Substrat im Wesentlichen auf seiner gesamten Nutzfläche, d.h. der zum Beschreiben vorgesehen Fläche, gleichzeitig mit dem Fokussiervorrichtungssystem beschrieben werden.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt Abstand zwischen den Brennpunkten der zueinander am weitesten entfernten Fokussierelemente maximal 50% der maximalen Breite des Substrats, insbesondere der maximalen Breite der Nutzfläche des Substrats. Dies ist vorzugsweise dann der Fall, wenn das Fokussiervorrichtungssystem eine kleine Anzahl an Fokussierelementen aufweist, beispielsweise weniger als 9, insbesondere zwei Fokussierelemente. In diesem Fall beträgt der zusätzliche Verfahrweg des Fokussiervorrichtungssystems, insbesondere eines als Linsenmaske ausgebildeten Fokussiervorrichtungssystems, entsprechend maximal 50% der maximalen Breite des Substrats, insbesondere maximal der Hälfte der maximalen Breite der Nutzfläche des Substrats. Der zusätzliche Verfahrweg ist hierbei die Strecke, um die die Brennpunkte relativ zum Substrat zusätzlich zu der Strecke verfahren werden müssen, die ausreicht, um jeweils einen Die komplett zu beschreiben.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zur Belichtung eines mit einem Fotolack beschichteten Substrats, insbesondere zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen, mit den folgenden Schritten vorgesehen: a) Bereitstellen einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Belichtungsvorrichtung mit einer Belichtungseinrichtung, einem Chuck und einem Fokussiervorrichtungssystem, insbesondere in Form einer Linsenmaske, mit zumindest zwei Fokussierelementen, die zwischen der Belichtungseinrichtung und dem Chuck angeordnet wird, b) Platzieren eines mit Fotolack beschichteten Substrats auf dem Chuck, und
Figure imgf000010_0001
Beleuchten aller Fokussierelemente des Fokussiervorrichtungssystems mittels der Belichtungseinrichtung, sodass jedes Fokussierelement einen fokussierten Lichtpunkt oder eine fokussierte Abbildung auf und/oder in dem Fotolack erzeugt.
Das Verfahren kann ferner den weiteren Verfahrensschritt aufweisen: d) Bewegen des Chucks, des Fokussiervorrichtungssystems und/oder der Belichtungseinrichtung, um mit den Lichtpunkten oder den Abbildungen die zu belichtenden Bereiche des Fotolacks abzufahren. Das Verfahren ist ein direct write Verfahren, da das Design mittels der Lichtpunkte direkt in den Fotolack abgebildet wird, insbesondere ohne eine Fotomaske zu verwenden. Mittels des Fokussiervorrichtungssystems können die die Lichtpunkte bildenden Brennpunkte synchron sowie in gleicher weise verstellt und die Stellen, die zum gleichzeitigen Beschreiben vorgesehen sind, gleichzeitig beschrieben, d.h. belichtet bzw. nicht belichtet. Somit kann das Substrat an mehreren Stellen gleichzeitig mit einem Muster bzw. dem Design direkt beschrieben werden.
Vorzugsweise werden während der Belichtung stets alle Fokussierelemente des Fokussiervorrichtungssystems gleichzeitig beleuchtet, sodass alle Fokussierelemente einen fokussierten Lichtpunkt bilden, der zum direkten Schreiben verwendet werden kann.
Es ist von Vorteil, wenn auf dem Substrat mehrere Dies vorgesehen sind. Die Lichtpunkte werden dabei in einem Bereich auf dem oder im Fotolack bewegt, der einem zu erzeugenden Die auf dem Substrat entspricht. Insbesondere ist hierbei jedem Die ein Fokussierelement und ein Brennpunkt zugeordnet. Auf diese Weise können die Dies gleichzeitig auf identische Weise im direct write Verfahren beschrieben werden, wodurch die hierfür erforderliche Zeit im Vergleich zu anderen direct write Verfahren deutlich gesenkt werden kann.
Insbesondere werden die Lichtpunkte nur innerhalb eines Dies bewegt, das heißt, der Bewegungsumfang eines Lichtpunkts ist auf die Größe eines Dies beschränkt, sodass ein Lichtpunkt nicht zum Beschreiben von mehreren Dies vorgesehen ist, die an unterschiedlichen Stellen auf dem Substrat angeordnet sind.
Der Bewegungsumfang kann auf 50 mm, vorzugsweise auf 20 mm beschränkt sein, wodurch eine sehr präzise Bewegung der Lichtpunkte möglich ist.
In einer Ausführungsform erfolgt das Bewegen des Chucks, des Fokussiervorrichtungssystems und/oder der Belichtungseinrichtungmittels einer Verstellvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Fokussiervorrichtungssystem relativ zum Chuck zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, den Chuck relativ zum Fokussiervorrichtungssystem zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, und/oder die Belichtungseinrichtungrelativ zum Fokussiervorrichtungssystem zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen. Hierdurch können die Lichtpunkte in definierter Weise über das Substrat bewegt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die zu belichtenden Bereiche nach einer Vorlage abgefahren werden, die in einer Steuereinheit hinterlegt ist. Mittels der Steuereinheit kann ein präzises und insbesondere vollautomatisches Beschreiben des Substrats sichergestellt werden. Die Vorlage wird auf Basis des Musters bzw. Designs erstellt.
Vorzugsweise entspricht der Abstand der am weitesten voneinander entfernt liegenden Lichtpunkte mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% der maximalen Breite des Substrats, insbesondere der maximalen Breite der Nutzfläche des Substrats.
Im Sinne der Erfindung ist die maximale Breite der Nutzfläche der Abstand der am weitesten voneinander entfernt liegenden Punkte auf der Nutzfläche. Die Nutzfläche des Substrats ist dabei die Fläche, die zum Beschreiben bzw. zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen vorgesehen ist. Somit kann mit dem Verfahren das Substrat im Wesentlichen auf seiner gesamten Nutzfläche gleichzeitig beschrieben werden.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 in einer schematischen Schnittansicht eine erfindungsgemäße Baugruppe mit einer erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung, die eine Linsenmaske aufweist,
- Figur 2 in einer schematischen Ansicht die Baugruppe mit der Belichtungsvorrichtung aus Figur 1 ,
- Figur 3 in einer schematischen Draufsicht der Linsenmaske aus Figur 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
- Figur 4 in einer schematischen Draufsicht der Linsenmaske aus Figur 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform, und - Figur 5 in einer schematischen Ansicht einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, mit mehreren räumlichen Modulationselementen.
In Figur 1 ist eine Baugruppe 10 mit einer Belichtungsvorrichtung 12 und einem beschichteten Substrat 14 gezeigt, wobei die Belichtungsvorrichtung 12 dazu eingerichtet ist, das mit einem Fotolack beschichtete Substrat 14 zu belichten.
Das Substrat 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel (siehe Figur 2) ein kreisrunder Wafer und hat eine Nutzfläche 40. Alternativ kann ein beliebiges Substrat 14 mittels der Belichtungsvorrichtung 12 belichtet werden, insbesondere Wafer, die nicht kreisrund sind.
Die Nutzfläche 40, die in Figur 2 strichliniert dargestellt ist, umfasst einen Bereich des Substrats 14, der durch einen konzentrischen Kreis mit einem Durchmesser d gebildet wird, der 95% des Durchmessers des Substrats 14 beträgt.
Selbstverständlich kann die Nutzfläche 40 grundsätzlich einen beliebig großen Anteil einer Fläche des Substrats 14 betragen.
Ferner kann die Belichtungsvorrichtung 12 in einem beliebigen Fotolithographieverfahren eingesetzt werden.
Zur Belichtung des Substrats 14 weist die Belichtungsvorrichtung 12 eine Belichtungseinrichtung 15, ein Fokussiervorrichtungssystem 17 sowie eine Beleuchtungsoptik 20 auf, die dazu vorgesehen ist, das Licht der Belichtungseinrichtung 15 zum Fokussiervorrichtungssystem 17 zu leiten.
Die Belichtungseinrichtung 15 ist den in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Ausführungsformen eine einzelne Lichtquelle 16.
Die Lichtquelle 16 ist hier eine Quecksilberdampflampe.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Lichtquelle 16 eine beliebige, für das Fotolithographieverfahren geeignete Lichtquelle sein, beispielsweise eine andere Dampflampe, ein Laser, insbesondere ein Excimer-Laser oder Diodenlaser, oder ein LED-Array. Selbstverständlich kann die Lichtquelle 16 auch aus einer Kombination dieser Lichtquellen gebildet sein. Das Fokussiervorrichtungssystem 17 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Linsenmaske 18.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Fokussiervorrichtungssystem
17 beliebig gestaltet sein. Insbesondere kann jede im Folgenden die Linsenmaske
18 betreffende Erläuterung einzeln oder in beliebiger Kombination in analoger Weise für das Fokussiervorrichtungssystem 17 gelten.
Die Beleuchtungsoptik 20 ist entsprechend der Lichtquelle 16 sowie dem Strahlengang gestaltet, auf dem das Licht von der Lichtquelle 16 zur Linsenmaske 18 geleitet wird.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsoptik 20 einen Ellipsoidspiegel 22, der das Licht der Lichtquelle 16 bündelt, sowie in Richtung des Strahlengangs einen Shutter 24, eine Kollimationslinse 26, zwei Linsenplatten 28, 29, die gemeinsam einen sogenannten Köhlerintegrator bilden, und eine Frontlinse 30. Ferner sind zwei Spiegel 32, 33 im Strahlengang angeordnet, die das Licht jeweils entsprechend um 90° ablenken.
Mittels des Shutters 24 kann das Licht der Lichtquelle 16 vollständig blockiert werden, sodass kein Licht der Lichtquelle 16 auf die Linsenmaske 18 fällt. Der Shutter 24 ist insbesondere nicht dazu geeignet, Lichtstrahlen zu einzelnen Teilen wie Fokussierelemente der Linsenmaske 18 zu blockieren.
Die Belichtungsvorrichtung 12 weist zudem einen Chuck 34 und eine Plattform 36 auf, wobei der Chuck 34 gegenüberliegend zur Frontlinse 30 auf der Plattform 36 (siehe Figur 2) angeordnet ist
Das Substrat 14 ist auf dem Chuck 34 befestigt.
Die Linsenmaske 18 ist in einer Aufnahme 38 der Belichtungsvorrichtung 12 zwischen der Beleuchtungsoptik 20 und dem Chuck 34 aufgenommen und im Wesentlichen parallel zur Nutzfläche 40 des Substrats 14 angeordnet.
Die Aufnahme 38 ist vorzugsweise eine Aufnahme, in der auch Fotomasken für ein Masken-Fotolithographieverfahren aufgenommen werden können. Beispielsweise kann die Aufnahme 38 eine schubladenförmige Halterung sein, in der die Linsenmaske 18 mittels Unterdrück angesaugt und damit fixiert wird. Alternativ kann die Aufnahme 38 auch speziell, insbesondere ausschließlich, zur Aufnahme der Linsenmaske 18 ausgebildet sein.
Die Linsenmaske 18 ist zum Beispiel plattenförmig und weist einen Grundkörper 41 sowie mehrere, insbesondere identisch gestaltete, Fokussierelemente 42 auf, die nebeneinander in Form eines Gitters angeordnet sind.
Der Grundköper 41 weist mehrere Arbeitszellen 46 auf. Die Arbeitszellen 46 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel quadratisch und in Reihen und Spalten, insbesondere direkt aneinander angrenzend angeordnet. In anderen Worten sind die Arbeitszellen 46 schachbrettartig auf dem Grundkörper 41 verteilt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Zahl der Arbeitszellen 46, der Anzahl der Fokussierelemente 42, wobei jeweils ein Fokussierelement 42 einer Arbeitszelle 46 zugeordnet ist.
Die Fokussierelemente 42 sind zum Beispiel Mikro-Linsen mit jeweils einem Brennpunkt 44, der im eingebauten Zustand der Linsenmaske 18 in der Ebene der Nutzfläche 40 bzw. des auf dem Substrat 14 aufgebrachten Fotolacks liegt.
Die Fokussierelemente 42 sind im Grundkörper 41 ausgebildet. Die Fokussierelemente 42 und der Grundkörper 41 können dabei gemeinsam einstückig ausgeführt sein.
In Figur 3 ist eine Linsenmaske 18 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Die Linsenmaske 18 ist hier eine kreisförmige Scheibe mit neun Fokussierelementen 42, die in Form eines 3x3 Gitters zentriert in der Scheibe angeordnet sind.
In dieser Ausführungsform weist jedes Fokussierelement 42 eine einzelne Mikrolinse 43 mit einem Brennpunkt 44 auf, der zum Beschreiben des Fotolacks bzw. des Substrats 14 vorgesehen ist.
In Figur 4 ist eine Linsenmaske 18 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Die Fokussierelemente 42 weisen in dieser Ausführungsform jeweils Fresnel-Linsen 45 anstelle von Mikrolinsen 43 auf, wie in der ersten Ausführungsform. Abgesehen davon ist die Linsenmaske 18 der zweiten Ausführungsform analog zu ersten Ausführungsform gestaltet. Die folgenden Erläuterungen gelten für die Linsenmaske 18 in jeder Ausführungsform gleichermaßen, d.h. unabhängig von der Beschaffenheit der Fokussierelemente 42.
Die Brennpunkte 44 aller Fokussierelemente 42 liegen in einer Ebene, die parallel zur Linsenmaske 18 angeordnet ist (siehe Figur 2). Alternativ können die Brennpunkte 44 in einer Ebene liegen, die im Wesentlichen parallel zur Linsenmaske 18 angeordnet ist, d.h. in einer Ebene, die um bis zu 2,5 pm zur Linsenmaske 18 geneigt ist.
Der Abstand zwischen den Brennpunkten 44 der an diagonal entgegengesetzten Ecken der Linsenmaske 18 angeordneten Fokussierelemente 42 beträgt 90% des Durchmessers d der Nutzfläche 40 des Substrats 14. In einer alternativen Ausführungsform kann der Abstand zwischen den Brennpunkten 44 der zueinander am weitesten entfernten Fokussierelemente 42 beliebig groß sein. Vorzugsweise beträgt er mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% der maximalen Breite des Substrat 14 oder der maximalen Breite der Nutzfläche 40.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Brennpunkten 44 der zueinander am weitesten entfernten Fokussierelemente 42 nicht größer als die maximale Breite des Substrats 14, insbesondere nicht größer als die maximale Breite der Nutzfläche 40 des Substrats 14, da sonst nicht alle Brennpunkte 44 gleichzeitig zum Beschreiben des Substrats 14 verwendbar sind.
In einer alternativen Ausführungsform können die Fokussierelemente 42 durch einen im Wesentlichen beliebigen Linsentyp gebildet werden, beispielsweise durch Fresnel-Linsen, Mikrolinsen Arrays (MLA), insbesondere ein monolithisches Mikrolinsen Array, diffraktive optische Elemente (DOE) oder Axicons oder Kombinationen hieraus.
Die Fokussierelemente 42 können aus strukturiertem und/oder beschichtetem Material, insbesondere Glas, gebildet sein.
Die Größe der Arbeitszellen 46 ist so gewählt, dass sie der Größe eines Dies 48 entspricht, der aus dem Substrat 14 hergestellt werden soll. Gleichzeitig legen die Arbeitszellen 46 den Bereich auf dem Substrat 14 fest, in dem ein entsprechender Brennpunkt 44 des zugeordneten Fokussierelements 42 bewegt werden kann.
Somit ist jedem Die 48 ein Fokussierelement 42 mit einem Brennpunkt 44 zugeordnet, der zum Beschreiben der entsprechenden Arbeitszelle 46 vorgesehen ist.
Grundsätzlich kann die Linsenmaske 18 eine beliebige Anzahl von mehreren, d.h. mindestens zwei, Fokussierelementen 42 aufweisen. Ferner kann eine beliebige Anzahl an Fokussierelementen 42 einer Arbeitszelle 46 und/oder einem Die 48 zugeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine beliebige Anzahl an Dies 48 in einer Arbeitszelle 46 vorgesehen sein.
Des Weiteren kann ein Fokussierelement 42 mehr als einen Brennpunkt 44 aufweisen, der zum Beschreiben vorgesehen ist.
Ferner können die Fokussierelemente 42 in beliebiger Weise nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere können sie eine von einem Rechteck abweichende Anordnung bilden, beispielsweise um eine möglichst große Anzahl an rechteckigen Dies 48 auf einem kreisförmigen Wafer abbilden zu können.
Um die Brennpunkte 44 relativ zum Substrat 14 zu bewegen, weist die Belichtungsvorrichtung 12 eine Verstellvorrichtung 50 mit einer ersten Verstelleinrichtung 52 und einer zweiten Verstelleinrichtung 54 auf.
Die erste Verstelleinrichtung 52 ist mit der Lichtquelle 16 gekoppelt und dazu eingerichtet, die Lichtquelle 16 zu verschieben und/oder zu kippen.
Die zweite Verstelleinrichtung 54 ist über die Plattform 36 mit dem Chuck 34 gekoppelt und dazu eingerichtet, den Chuck 34 gegenüber der Linsenmaske 18 zu verschieben und/oder zu kippen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Verstellvorrichtung 50 eine Verstelleinrichtung aufweisen, die mit der Linsenmaske 18 gekoppelt und dazu eingerichtet ist, die Linsenmaske 18 relativ zum Chuck 34 zu verschieben und/oder zu kippen.
Selbstverständlich können in einer weiteren alternativen Ausführungsform alle oben genannten Verstelleinrichtungen in einer beliebigen Weise in einer Verstellvorrichtung 50 kombiniert sein, um eine entsprechende Bewegung der Brennpunkte 44 bereitzustellen.
Da die Fokussierelemente 42 in der Linsenmaske 18 fix angeordnet sind, sind auch die Brennpunkte 44 zueinander fest angeordnet und werden somit alle durch die Verstellvorrichtung 50 synchron und in gleicher Weise relativ zum Substrat 14 verstellt.
Zur Steuerung der Belichtungsvorrichtung 12 ist eine Steuereinheit 56 vorgesehen, die signalübertragend mit der Lichtquelle 16, dem Shutter 24 und der Verstellvorrichtung 50 verbunden ist.
Die Steuereinheit 56 kann T eil der Belichtungsvorrichtung 12 sein oder separat, z.B. als Computer, ausgeführt sein.
In der Steuereinheit 56 ist eine Vorlage des Designs bzw. Musters hinterlegt, das mittels des Fotolithographieverfahrens auf die Dies 48 geschrieben werden soll, wobei die Steuereinheit 56 nach der Vorlage die Bewegung der Brennpunkte 44 sowie das Öffnen und Schließen des Shutters 24 steuert.
Ist der Shutter 24 geöffnet, wird das Licht der Lichtquelle 16 zur Frontlinse 30 durchgelassen und an dieser derart gebrochen, dass das Licht kollimiert wird und mit homogener Intensität die gesamte der Frontlinse 30 zugewandte Seite 58 der Linsenmaske 18 beleuchtet. Auf diese Weise werden auch alle Fokussierelemente 42 vom Licht der Lichtquelle 16 beleuchtet und in jedem Brennpunkt 44 wird ein Lichtpunkt erzeugt, mittels dem der Fotolack im direct write Verfahren auf dem Substrat 14 belichtet werden kann.
Auf diese Weise können selektiv Bereiche des Substrats 14 mit der Belichtungsvorrichtung 12 belichtet werden.
Ist der Shutter 24 geschlossen, wird das Licht der Lichtquelle 16 blockiert, sodass kein Licht der Lichtquelle 16 auf die Linsenmaske 18 fällt und somit keine Lichtpunkte gebildet werden, die den Fotolack entwickeln.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Baugruppe 10 bzw. der Belichtungsvorrichtung 12 anhand eines integrierten Schaltkreises beschrieben, der mittels des Fotolithographieverfahren jeweils auf einem Die 48 des Substrats 14 hergestellt wird. Selbstverständlich kann das Verfahren für beliebige Designs bzw. Muster verwendet werden.
Zuerst wird die Linsenmaske 18 in die Aufnahme 38 eingesetzt und ein mit Fotolack beschichtetes Substrat 14 auf dem Chuck 34 befestigt. Anschließend wird der Shutter 24 geöffnet und alle Fokussierelemente 42 der Linsenmaske 18 werden mittels der Lichtquelle 16 über die Beleuchtungsoptik 20 homogen beleuchtet. Jedes Fokussierelement 42 erzeugt dann in seinem Brennpunkt 44 einen fokussierten Lichtpunkt, der direkt den Fotolack an der entsprechenden Stelle im jeweiligen Die 48 belichtet. Mittels der Steuereinheit 56 werden anhand der hinterlegten Vorlage die zu belichtenden Bereiche des Fotolacks auf dem Substrat 14 abgefahren und mittels der durch die Linsenmaske 18 gebildeten Lichtpunkte belichtet.
Hierbei steuert die Steuereinheit 56 über die Verstellvorrichtung 50 die Relativbewegung der Brennpunkte 44 gegenüber dem Substrat 14 und fährt mit den über die Linsenmaske 18 miteinander gekoppelten Brennpunkten 44 die Strukturen des zu schreibenden Designs bzw. Musters gemäß der Vorlage ab.
Dazu wird der Chuck 34 mit dem Substrat 14 mittels der zweiten Verstelleinrichtung 54 gegenüber der Linsenmaske 18 in X-Y-Richtung verschoben. Zusätzlich oder alternativ kann der Chuck 34 relativ zur Linsenmaske 18 gekippt und/oder gedreht werden, um die Brennpunkte 44 relativ zum Substrat
14 zu bewegen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Relativbewegung der Brennpunkte 44 gegenüber dem Substrat 14 dadurch erzeugt werden, dass die Linsenmaske 18 über eine entsprechende Verstelleinrichtung verschoben und/oder gekippt wird.
Ferner kann über die Verstelleinrichtung 52 die Lichtquelle 16 verschoben und/oder gekippt werden, wodurch sich der Strahlengang des Lichts der Lichtquelle 16 ändert und zu einer entsprechenden Relativbewegung der Brennpunkte 44 gegenüber dem Substrat 14 führt. Dabei ist jeder Brennpunkt 44 zu jedem Zeitpunkt einem einzelnen Die 48 zugeordnet, d.h., dass jeder Die 48 immer nur von einem Brennpunkt 44 gleichzeitig beschrieben wird.
Ferner ist jeder Brennpunkt 44 an der entsprechend gleichen Stelle des ihm zugeordneten Dies 48 angeordnet, sodass alle Brennpunkte 44 jeweils die gleiche Stelle des Dies 48 beschreiben.
Über die Beleuchtungsoptik 20 beleuchtet das Licht der Lichtquelle 16 alle Fokussierelemente 42 gleichzeitig, sodass in allen Brennpunkten 44 der Fokussierelemente 42 ein Lichtpunkt zum Entwickeln des Fotolacks gebildet wird. Mittels des Shutters 24 wird das Licht der Lichtquelle 16 entsprechend der zu bildenden Struktur zur Linsenmaske 18 durchgelassen oder blockiert, sodass entsprechend Licht der Lichtquelle 16 durch die Fokussierelemente 42 fällt und Lichtpunkte zum Schreiben gebildet werden oder kein Licht der Lichtquelle 16 durch die Fokussierelemente 42 fällt und somit keine Lichtpunkte zum Schreiben gebildet werden.
Auf dies Weise werden alle Brennpunkte 44 synchron in gleicher Weise über den Fotolack verfahren und schreiben jeweils gleichzeitig dieselbe Struktur des Designs in Abhängigkeit der Stellung des Shutters 24.
Hierdurch wird das Design des integrierten Schaltkreises gleichzeitig im direct write Verfahren in allen Dies 48 gleichtzeitig mittels des dem entsprechenden Die 48 zugeordneten Lichtpunkts im Fotolack auf dem Substrat 14 abgebildet.
Um ein anderes Design zu erzeugen, muss lediglich eine andere Vorlage in der Steuereinheit 56 hinterlegt und für das Verfahren ausgewählt werden. Die Belichtungsvorrichtung 12 und insbesondere die Linsenmaske 18 müssen hierzu nicht verändert werden, d.h. sind flexibel für verschiedene Design einsetzbar.
Natürlich können auch verschiedene Linsenmasken 18 für unterschiedliche Designs eingesetzt werden, insbesondere können Linsenmasken 18 entsprechend ihrer optischen Eigenschaften, wie Auflösungsvermögen, eingesetzt werden. Beispielsweise können für ein Design in 1 pm-Technologie und ein Design in 5 pm-Technologie unterschiedliche Linsenmasken 18 verwendet werden. Auf diese Weise ist ein Fotolithographieverfahren bereitgestellt, das sowohl flexibel einsetzbar ist als auch in kurzer Zeit im Wesentlichen beliebige Muster mehrfach über einen großen Bereich eines Substrats 14 verteilt abbilden kann.
Mit dem Verfahren kann in allen auf einem Substrat 14 vorgesehenen Dies 48 gleichzeitig im direct write Verfahren ein allen Dies 48 gemeinsames Design erzeugt werden.
Hierdurch ist das Verfahren um ein Vielfaches schneller, als bei herkömmlichen direct write Verfahren, bei denen die Dies 48 einzelnen nacheinander oder immer nur ein Teil der Dies 48 eines Substrats 14 gleichzeitig beschrieben werden.
Figur 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die in der Figur 5 dargestellte Belichtungsvorrichtung 12 unterscheidet sich wie folgt von der im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen Belichtungsvorrichtung 12.
Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
Die Belichtungsvorrichtung 12 hat mehrere räumliche Modulationselemente 60. Die räumlichen Modulationselemente 60 können Mikrospiegelarrays, LCDs, GLVs oder Optical Valves umfassen.
Die räumlichen Modulationselemente 60 können jeweils ein Array aus Elementen umfassen, welche zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand schaltbar sind. Auf diese Art und Weise können Transmissionsmuster, mit denen das Substrat 14 belichtet werden soll, gezielt über die Schaltung der einzelnen Elemente eines jeden räumlichen Modulationselements 60 eingestellt werden.
Jedes Fokussierelement 42 in Figur 5 erzeugt eine Abbildung des räumlichen Modulationselements 60 bzw. des eingestellten Transmissionsmusters auf dem Substrat 14 in Form einer Intensitätsverteilung. Diese Intensitätsverteilung kann in einen Fotolack geschrieben werden, der sich auf dem Substrat 14 befindet. Mittels der Steuereinheit 56 kann das räumliche Modulationselement 60 zur Einstellung bestimmter Muster bzw. Transmissionsmuster angesteuert werden.
Die Belichtungsvorrichtung 12 in Fig. 5 weist mehrere Belichtungskanäle 62 auf. Jedem dieser Belichtungskanäle 62 sind ein Fokussierelement 42 und ein räumliches Modulationselement 60 zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Belichtungsvorrichtung 12 gemäß Figur 5 mehrere Schreibköpfe 63, wobei jeder Schreibkopf 63 ein Fokussierelement 42 und ein räumliches Modulationselement 60 für einen Belichtungskanal 62 aufweist. Die Schreibköpfe 63 können ferner weitere optische Elemente wie Linsen oder Spiegel aufweisen.
Insbesondere kann jeder Schreibkopf 63 eine eigene Lichtquelle 16 der Belichtungseinrichtung 15 zur Erzeugung des Lichtes für den jeweiligen Belichtungskanal 62 aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Belichtungsvorrichtung für ein Fotolithographieverfahren, mit einer Belichtungseinrichtung (15), einem Fokussiervorrichtungssystem (17) und einem Chuck (34), wobei das Fokussiervorrichtungssystem (17) zwischen der Belichtungseinrichtung (15) und dem Chuck (34) vorgesehen ist, im Wesentlichen parallel zum Chuck (34) angeordnet ist und zumindest zwei Fokussierelemente (42) mit jeweils einem Brennpunkt (44) aufweist, wobei die Belichtungsvorrichtung (12) derart eingerichtet ist, dass beim Belichten stets alle Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) durch die Belichtungseinrichtung (15) beleuchtet werden.
2. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Belichtungsvorrichtung (12) zumindest zwei Belichtungskanäle (62) aufweist, wobei jedes der zumindest zwei Fokussierelemente (42) einem separaten Belichtungskanal (62) zugeordnet ist.
3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Belichtungseinrichtung
(15) zumindest zwei separate Lichtquellen (16) aufweist, wobei jede Lichtquelle
(16) einem der Belichtungskanäle (62) zugeordnet ist.
4. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jedem Belichtungskanal (62) ein räumliches Modulationselement (60), insbesondere ein Mikrospiegelarray, ein LCD, LCOS, bewegliche Spiegel oder ein dynamisches Beugungsgitter, zugeordnet ist, welches von der Belichtungseinrichtung (15) durchleuchtet wird, wobei das jeweilige Fokussierelement (42) des Belichtungskanals (62) eine Abbildung zumindest eines Teils des jeweiligen räumlichen Modulationselements (60) erzeugt.
5. Belichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei die Belichtungsvorrichtung (12) zumindest zwei Schreibköpfe (63) aufweist, wobei jeder Schreibkopf (63) einem Belichtungskanal (62) zugeordnet ist und das jeweilige Fokussierelement (42) und räumliche Modulationselement (60) des Belichtungskanals (62) umfasst.
6. Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsvorrichtung (12) eine Beleuchtungsoptik (20) aufweist, die zwischen der Belichtungseinrichtung (15) und dem Fokussiervorrichtungssystem (17) angeordnet ist.
7. Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fokussiervorrichtungssystem (17) eine Linsenmaske (18) umfasst.
8. Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsvorrichtung (12) eine Verstellvorrichtung (50) aufweist, wobei die Verstellvorrichtung (50) dazu ausgebildet ist, das Fokussiervorrichtungssystem (17) relativ zum Chuck (34) zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, den Chuck (34) relativ zum Fokussiervorrichtungssystem (17) zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, und/oder die Belichtungseinrichtung (15) relativ zur Fokussiervorrichtungssystem (17) zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen.
9. Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) Fresnel-Linsen, Mikrolinsen, Axicons und/oder diffraktive optische Elemente sind.
10. Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussiervorrichtungssystem (17) mehrere Arbeitszellen (46) mit jeweils wenigstens einem Fokussierelement (42) aufweist, wobei die Größe der wenigstens einen Arbeitszelle (46) die maximale Größe des mit der Arbeitszelle (46) herstellbaren Dies (48) definiert, insbesondere wobei in jeder Arbeitszelle (46) genau ein Fokussierelement (42) vorgesehen ist.
1 1 . Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsvorrichtung (12) eine Aufnahme (38) für eine Maske aufweist, wobei das Fokussiervorrichtungssystem (17) in der Aufnahme (38) angeordnet ist.
12. Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinrichtung (15) eine Dampflampe, insbesondere eine Quecksilberdampflampe, wenigstens einen Laser, insbesondere ein Excimer-Laser und/oder Diodenlaser, oder ein LED-Array umfasst.
13. Baugruppe mit einem Substrat (14), insbesondere einem Wafer, und einer Belichtungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (14) auf dem Chuck (34) angeordnet ist, wobei die Anzahl der Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) einer Anzahl der auf dem Substrat (14) vorgesehenen Dies (48) entspricht, insbesondere wobei jedem Die (48) ein Fokussierelement (42) zugeordnet ist.
14. Baugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Brennpunkten (44) der zueinander am weitesten entfernten Fokussierelemente (42) mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% der maximalen Breite (d) der Nutzfläche (40) des Substrats beträgt.
15. Verfahren zur Belichtung eines mit einem Fotolack beschichteten Substrats (14), insbesondere zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen, mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Belichtungsvorrichtung (12), insbesondere gemäß Anspruch 1 , mit einer Belichtungseinrichtung (15), einem Chuck (34) und einem Fokussiervorrichtungssystem (17), insbesondere in Form einer Linsenmaske (18), mit zumindest zwei Fokussierelementen (42), die zwischen der Belichtungseinrichtung (15) und dem Chuck (34) angeordnet wird, b) Platzieren eines mit Fotolack beschichteten Substrats (14) auf dem Chuck (34), und c) Beleuchten aller Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) mittels der Belichtungseinrichtung (15), sodass jedes Fokussierelement (42) einen fokussierten Lichtpunkt oder eine fokussierte Abbildung auf und/oder in dem Fotolack erzeugt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, mit dem weiteren Verfahrensschritt: d) Bewegen des Chucks (34), des Fokussiervorrichtungssystems (17) und/oder der Belichtungseinrichtung (15), um mit den Lichtpunkten oder den Abbildungen die zu belichtenden Bereiche des Fotolacks abzufahren.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass während der Belichtung stets alle Fokussierelemente (42) des Fokussiervorrichtungssystems (17) gleichzeitig beleuchtet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (14) mehrere Dies (48) vorgesehen sind, wobei die
Lichtpunkte in einem Bereich auf dem oder im Fotolack bewegt werden, der einem zu erzeugenden Die (48) auf dem Substrat (14) entspricht, insbesondere wobei jedem Die (48) ein Fokussierelement (42) und ein Brennpunkt (44) zugeordnet ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des Chucks (34), des Fokussiervorrichtungssystems (17) und/oder der Belichtungseinrichtung (15) mittels einer Verstellvorrichtung (50) erfolgt, wobei die Verstellvorrichtung (50) dazu ausgebildet ist, das Fokussiervorrichtungssystem (17) relativ zum Chuck (34) zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, den Chuck (34) relativ zum Fokussiervorrichtungssystem (17) zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen, und/oder die Belichtungseinrichtung (15) relativ zum Fokussiervorrichtungssystem (17) zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu kippen.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zu belichtenden Bereiche nach einer Vorlage abgefahren werden, die in einer Steuereinheit (56) hinterlegt ist.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der am weitesten voneinander entfernt liegenden Lichtpunkte mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% der maximalen Breite (d) der Nutzfläche (40) des Substrats (14) entspricht.
PCT/EP2019/074711 2018-09-17 2019-09-16 Belichtungsvorrichtung für ein fotolithographieverfahren, baugruppe mit einer belichtungsvorrichtung sowie verfahren zur belichtung eines mit einem fotolack beschichteten substrats WO2020058194A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021649A NL2021649B1 (en) 2018-09-17 2018-09-17 Exposure device for a photolithography method, assembly having an exposure device and method for exposing a substrate coated with a photoresist
NL2021649 2018-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020058194A1 true WO2020058194A1 (de) 2020-03-26

Family

ID=64744895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/074711 WO2020058194A1 (de) 2018-09-17 2019-09-16 Belichtungsvorrichtung für ein fotolithographieverfahren, baugruppe mit einer belichtungsvorrichtung sowie verfahren zur belichtung eines mit einem fotolack beschichteten substrats

Country Status (3)

Country Link
NL (1) NL2021649B1 (de)
TW (1) TW202032274A (de)
WO (1) WO2020058194A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114682910A (zh) * 2022-05-13 2022-07-01 东莞市中麒光电技术有限公司 采用透镜阵列的晶粒焊接装置及焊接方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900637A (en) * 1997-05-30 1999-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Maskless lithography using a multiplexed array of fresnel zone plates
US20070019070A1 (en) * 2003-08-27 2007-01-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming optical images, an array of converging elements and an array of light valves for use in this method, apparatus for carrying out this method and a process for manufacturing a device using this method
EP2253997A2 (de) 2009-05-18 2010-11-24 Süss MicroTec Lithography GmbH Beleuchtungssystem für einen mikrolithografischen Kontakt und Nähenbelichtungsvorrichtung
US20120140194A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Maskless Exposure Apparatus
US20150097914A1 (en) * 2012-04-20 2015-04-09 Koninklijke Philips N.V. Lighting apparatus for providing light for processing an object

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900637A (en) * 1997-05-30 1999-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Maskless lithography using a multiplexed array of fresnel zone plates
US20070019070A1 (en) * 2003-08-27 2007-01-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming optical images, an array of converging elements and an array of light valves for use in this method, apparatus for carrying out this method and a process for manufacturing a device using this method
EP2253997A2 (de) 2009-05-18 2010-11-24 Süss MicroTec Lithography GmbH Beleuchtungssystem für einen mikrolithografischen Kontakt und Nähenbelichtungsvorrichtung
US20120140194A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Maskless Exposure Apparatus
US20150097914A1 (en) * 2012-04-20 2015-04-09 Koninklijke Philips N.V. Lighting apparatus for providing light for processing an object

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114682910A (zh) * 2022-05-13 2022-07-01 东莞市中麒光电技术有限公司 采用透镜阵列的晶粒焊接装置及焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
NL2021649B1 (en) 2020-05-07
TW202032274A (zh) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0610183B1 (de) Belichtungsvorrichtung
DE69931690T2 (de) Lithographischer Apparat
DE3643578C2 (de) Projektionsbelichtungsvorrichtung und Verfahren für deren Betrieb
DE10219514A1 (de) Beleuchtungssystem, insbesondere für die EUV-Lithographie
DE69433142T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Projektionsbelichtung
WO1991017483A1 (de) Belichtungsvorrichtung
DE60219404T2 (de) Beleuchtungsvorrichtung
DE102009054540B4 (de) Beleuchtungsoptik für die EUV-Mikrolithographie
DE60030024T2 (de) Lithographisches Verfahren zur Herstellung von Bauelementen mit Dunkelfeld-Beleuchtung und Gerät dafür
DE102006036064A1 (de) Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage mit Wellenlängen ≦ 193 nm
DE10053587A1 (de) Beleuchtungssystem mit variabler Einstellung der Ausleuchtung
DE10343333A1 (de) Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
DE102009045694B4 (de) Beleuchtungsoptik für die Mikrolithographie sowie Beleuchtungssystem und Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik
DE19716240A1 (de) Fotoplott-Verfahren und Anordnung zur Aufzeichnung eines computergespeicherten Rasterbildes auf einen ebenen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger
DE102016204703B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines optischen Musters aus Bildpunkten in einer Bildebene
DE102012207866A1 (de) Baugruppe für eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie
DE60218414T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Artikels, dabei hergestellter Artikel und lithographischer Apparat dafür
WO2020058194A1 (de) Belichtungsvorrichtung für ein fotolithographieverfahren, baugruppe mit einer belichtungsvorrichtung sowie verfahren zur belichtung eines mit einem fotolack beschichteten substrats
DE19522362A1 (de) Elektronenstrahl-Schreibvorrichtung und -Verfahren
DE10237325A1 (de) Gerät und Verfahren zur Belichtung eines Objektes mit Licht
DE102012208064A1 (de) Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie
DE102007038704B4 (de) Substratbelichtungsvorrichtung
WO2019134773A1 (de) Pupillenfacettenspiegel, beleuchtungsoptik und optisches system für eine projektionsbelichtungsanlage
DE102017210686B4 (de) Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems für die Mikrolithographie
DE102008006438B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Strukturieren eines strahlungsempfindlichen Materials

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19773755

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19773755

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1