[go: up one dir, main page]

DE10339514B4 - Method for exposing a substrate - Google Patents

Method for exposing a substrate Download PDF

Info

Publication number
DE10339514B4
DE10339514B4 DE2003139514 DE10339514A DE10339514B4 DE 10339514 B4 DE10339514 B4 DE 10339514B4 DE 2003139514 DE2003139514 DE 2003139514 DE 10339514 A DE10339514 A DE 10339514A DE 10339514 B4 DE10339514 B4 DE 10339514B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
mask
structural elements
focus distance
exposure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2003139514
Other languages
German (de)
Other versions
DE10339514A1 (en
Inventor
Gerhard Dr. Kunkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polaris Innovations Ltd
Original Assignee
Qimonda AG
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 Qimonda AG filed Critical Qimonda AG
Priority to DE2003139514 priority Critical patent/DE10339514B4/en
Publication of DE10339514A1 publication Critical patent/DE10339514A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10339514B4 publication Critical patent/DE10339514B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70325Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
    • G03F7/70333Focus drilling, i.e. increase in depth of focus for exposure by modulating focus during exposure [FLEX]
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70283Mask effects on the imaging process
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

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

Verfahren zur Belichtung eines Substrates (17) mit einer Struktur (2) von einer Maske (6), bei dem die Struktur (2) auf der Maske (6) eine regelmäßige Anordnung von transparenten (10, 10') und semitransparenten (12, 12'), gegeneinander phasenverschobenen Strukturelementen mit einem Flächenanteil und einem Transmissionsgrad jeweils derart aufweist, daß die Struktur (2) bei einer Belichtung in eine Bildstruktur (22) auf dem Substrat (17) projiziert wird, deren Anordnung eine doppelte Ortsfrequenz von abgebildeten Strukturelementen (10'', 12'') aufweist, wobei die transparenten (10') oder semitransparenten (12') Strukturelemente auf der Maske (6) einen Fehler in der Strukturbreite mit einer mittleren Abweichung von 5–10 Nanometer von einem vorgegebenen Idealwert aufweisen,
umfassend die Schritte:
– Bereitstellen der Maske (6) mit der Struktur (2) und des mit einem photoempfindlichen Resist beschichteten Substrates (17) in einem Projektionsapparat (100),
– Ausrichten des Substrates (17) und Einstellen eines Wertes für einen Fokusabstand gegenüber einem Linsensystem (51) des Projektionsapparates...
Method for exposing a substrate (17) to a structure (2) of a mask (6), in which the structure (2) on the mask (6) has a regular arrangement of transparent (10, 10 ') and semitransparent (12, 12 '), against each other phase-shifted structural elements having a surface portion and a transmittance each such that the structure (2) is projected at an exposure in an image structure (22) on the substrate (17) whose arrangement is a double spatial frequency of imaged structural elements ( 10 '', 12 ''), wherein the transparent (10 ') or semitransparent (12') structural elements on the mask (6) have an error in the structure width with an average deviation of 5-10 nanometers from a predetermined ideal value,
comprising the steps:
Providing the mask (6) with the structure (2) and the photosensitive resist-coated substrate (17) in a projection apparatus (100),
- Aligning the substrate (17) and setting a value for a focal distance relative to a lens system (51) of the projection apparatus ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belichtung eines Substrates mit einer Struktur von einer Maske, bei dem die Struktur auf der Maske eine regelmäßige Anordnung von transparenten und/oder semitransparenten, phasenschiebenden Strukturelementen mit einem Flächenanteil und einem Transmissionsgrad jeweils derart aufweist, daß die Struktur bei einer Belichtung in einer Bildstruktur auf dem Substrat projiziert wird, deren Anordnung eine doppelte Ortsfrequenz von abgebildeten Strukturelementen unter Berücksichtigung des Maßstabes der Projektion aufweist.The The invention relates to a method for exposing a substrate with a structure of a mask, in which the structure on the Mask a regular arrangement transparent and / or semitransparent, phase-shifting Structural elements with an area fraction and a transmittance each such that the structure projected on the substrate during exposure in an image structure whose arrangement is a double spatial frequency of mapped Structural elements under consideration the scale the projection has.

Die Erfindung betrifft insbesondere auch ein Verfahren zur Belichtung chromloser, alternierender oder vorzugsweise hochtransmissiver Halbtonphasenmasken.The The invention also relates in particular to a method for exposure chromeless, alternating or preferably highly transmissive halftone phase masks.

Bei dem Bestreben, immer kleinere Größen von Strukturen in integrierten Schaltungen herzustellen, greift man zunehmend auf das Konzept der Phasenmasken zurück. Unter ganz speziellen, besonders geeigneten Bedingungen für die Strukturanordnungen auf den Masken ist es neben der kontrastverstärkenden Wirkung aufgrund der Phaseneigenschaften außerdem noch möglich, eine räumliche Frequenzverdopplung bei der Abbildung der Struktur von der Maske in die jeweilige Bildebene zu erzielen. Unter Frequenzverdopplung ist hierbei eine Verdopplung der Anzahl der in dem Luftbild in der Substratebene entstehenden Intensitätspeaks je Flächeneinheit zu verstehen. Vereinfacht ausgedrückt: es werden doppelt so viele Strukturelemente auf dem Substrat gebildet wie auf der Maske vorhanden sind.at the desire to smaller and smaller sizes of Making structures in integrated circuits, you access increasingly based on the concept of phase masks. Under very special, particularly suitable conditions for the structural arrangements The masks are in addition to the contrast-enhancing effect due to the Live features as well still possible, a spatial frequency doubling when mapping the structure from the mask into the respective image plane to achieve. Under frequency doubling is here a doubling the number of resulting in the aerial image in the substrate plane intensity peaks per unit area to understand. Put simply, it will be twice as many Structural elements formed on the substrate as on the mask are.

Dieser Effekt tritt genau dann ein, wenn durch die spezielle Anordnung der Strukturelemente innerhalb der Struktur genau die Auslöschung der 0. Beugungsordnung erfolgt. Ein Beispiel einer solchen frequenzverdoppelnden Maskenstruktur ist aus der Druckschrift EP 1 288 71 A1 bekannt. Die darin angegebene periodische Anordnung von Strukturelementen umfaßt innerhalb einer sich in der Maskenstruktur wiederholenden Zelle wenigstens zwei unterschiedliche Flächenausschnitte beziehungsweise Strukturelemente mit unterschiedlicher Fläche, Transmission und Phaseneigenschaft. Optional sind auch opake Elemente vorgesehen.This effect occurs if and only if the special arrangement of the structural elements within the structure causes exactly the cancellation of the 0th diffraction order. An example of such a frequency-doubling mask structure is from the document EP 1 288 71 A1 known. The periodic arrangement of structural elements specified therein comprises within a cell repeating itself in the mask structure at least two different surface sections or structural elements with different area, transmission and phase property. Optionally, opaque elements are also provided.

Die in der Druckschrift angegebene Bedingung, mit welcher eine Frequenzverdopplung erreicht wird, besagt, daß für die transparenten oder semitransparenten Elemente der Zelle das Produkt aus Fläche und Transmission jeweils gleich sein muß.The in the document specified condition, with which a frequency doubling is achieved, states that for the transparent or semitransparent elements of the cell the product of area and Transmission must be the same.

Für den einfachen Fall alternierender Phasenmasken ergibt sich die triviale Bedingung, daß die Flächen der sich alternierend abwechselnden Spalten, zwischen den opaken Linien gleichen. Im Falle unterschiedlich transparenter Strukturelemente können bei hohen Transmissionsgraden außerordentlich gute Ergebnisse bezüglich der Amplituden der Intensitätspeaks erreicht werden, wobei es insbesondere auch möglich ist, zweidimensionale Strukturanordnungen, z. B. Kontaktlöcher, zu realisieren. Bei den alternierenden Phasenmasken wäre man auf die eindimensionalen Linien-Spalten-Muster beschränkt.For the simple one Case of alternating phase masks yields the trivial condition that the surfaces of the alternating alternating columns, between the opaque lines same. In the case of different transparent structural elements can at high levels of transmission extraordinarily good results in terms of the amplitudes of the intensity peaks be achieved, it is also possible in particular, two-dimensional Structural arrangements, z. B. contact holes to realize. At the alternate Phase masks would be one limited to the one-dimensional line-column patterns.

Die Herstellung von Phasenmasken unterliegt besonderen Anforderungen an die Maskenschreibgeräte, da im Regelfall zwei oder mehr Ebenen auf der Maske unabhängig voneinander geschrieben, aber aufeinander ausgerichtet sein müssen. Des weiteren kann es gerade bei dem im Falle von Phasenmasken betrachteten kritischen Strukturgrößen zu einem nichtlinearen Anstieg des Fehlers bei der Übertragung auf ein Substrat kommen (mask error enhancement factor).The Production of phase masks is subject to special requirements to the mask writing instruments, as a rule, two or more levels on the mask independently written, but must be aligned. Of others can just be considered in the case of phase masks critical structure sizes to one nonlinear increase in the error when transferring to a substrate come (mask error enhancement factor).

Ein Problem entsteht nun dadurch, daß die frequenzverdoppelnde Eigenschaft von Phasenmasken mit den speziellen Strukturanordnungen außerordentlich empfindlich ist gegenüber Abwei chungen von den oben genannten Bedingungen. Bei den derzeit in Produktion befindlichen Strukturbreiten von beispielsweise 110 nm sind Linienbreitenvariationen von 5–10 nm – bezogen auf den Wafermaßstab – aufgrund der vorgenannten Effekte keine Seltenheit. Zwar liegen diese Abweichungen noch innerhalb der von den Geräteherstellern oder dem Kunden für die Abnahme der integrierten Schaltungen angegebenen Toleranzgrenzen. Die frequenzverdoppelnde Eigenschaft der Maskenstrukturen geht allerdings schon bei diesen Linienbreitenfehlern weitgehend verloren, oder wirkt sich wenigstens in einer starken Asymmetrie des abgebildeten Strukturmusters aus. Der Begriff Asymmetrie bezeichnet hierbei die Ungleichheit zweier benachbarter Intensitätspeaks in dem in der Bild- bzw. Substratebene bei der Produktion entstehenden frequenzverdoppelten Luftbild.One Problem arises now that the frequency doubling Feature of phase masks with the special structure arrangements extraordinarily is sensitive to Deviations from the above conditions. At the moment Structural widths in production of, for example, 110 nm are linewidth variations of 5-10 nm based on the wafer scale the aforementioned effects are not uncommon. Although these deviations still within the of the equipment manufacturers or the customer for the acceptance of the integrated circuits specified tolerance limits. However, the frequency-doubling property of the mask structures works already largely lost in these line width errors, or affects at least in a strong asymmetry of the pictured Textured pattern. The term asymmetry here denotes the Inequality of two adjacent intensity peaks in the image or substrate level produced during production frequency doubled Aerial view.

Werden erst während der Projektion von frequenzverdoppelnden Strukturen solche auch als balancing errors bezeichneten Fehler entdeckt, so ist es zumeist mit einem außerordentlich hohen Kostenaufwand verbunden, die Produktion anzuhalten und die entsprechende Maske beim Maskenhersteller erneut zu bestellen. Eine Lösung kann daher scheinbar lediglich darin bestehen, die Einstellungen des Beleuchtungssystems zu ändern, beispielsweise der numerischen Apertur oder des Füll- oder Kohärenzfaktors σ. Den Fachmann befriedigende Lösungen werden dadurch allerdings auch nicht erreicht.Become only during the projection of frequency doubling structures as well As errors identified as balancing errors are discovered, this is usually the case with an extraordinary high costs associated with stopping production and the corresponding Order the mask from the mask manufacturer again. A solution can therefore seemingly only exist in the settings of the Change lighting system, for example, the numerical aperture or the fill or Coherence factor σ. The expert be satisfying solutions but not achieved.

In dem Fachbuch von A. K. K. Wong: „Resolution Enhancement Techniques in Optical Lithographie", Tutorial Texts in Optical Engineering, Vol. TT47, SPIE Press, 2001, Seiten 171 bis 175, werden Möglichkeiten zur Auflösungssteigerung behandelt. Im Kapitel 8.1 geht es um Mehrfachbelichtungen. Danach ist es bekannt, den Tiefenschärfebereich einer optischen Abbildung durch Mehrfachabbildungen bei unterschiedlichen Fokuseinstellungen zu vergrößern (sog. FLEX-Methode). Neben der Flex-Methode werden dort auch alternierende Phasenmasken in Trim-Belichtungstechnik gezeigt.In the textbook by AKK Wong: "Resolution Enhancement Techniques in Optical Lithography", Tutorial Texts in Optical Engineering, Vol. TT47, SPIE Press, 2001, pages 171 to 175, discusses ways to increase resolution. Chapter 8.1 deals with multiple exposures. Thereafter, it is known to increase the depth of field of an optical image by multiple imaging at different focus settings (so-called FLEX method). In addition to the Flex method, alternating phase masks in trim exposure technology are also shown there.

Ein kontinuierliches Durchfahren der Fokalebenen wird in der US 2002/0061471 A1 beschrieben (siehe 3, Abschnitt 29). Hier dient die Fokusvariation einer Reduzierung der Fehler in den Linienbreiten auf dem Substrat, mithin einer Verbesserung des Tiefenschärfebereichs der Abbildung einer Maske auf ein Substrat.A continuous passage through the focal planes is in the US 2002/0061471 A1 described (see 3 , Section 29). Here, the focus variation serves to reduce the errors in the linewidths on the substrate, thus improving the depth of focus range of imaging a mask onto a substrate.

In der JP 09-138497 A , der US 6 218 077 B1 und der US 5 255 050 A werden ebenfalls lithographische Belichtungsverfahren beschrieben.In the JP 09-138497 A , of the US Pat. No. 6,218,077 B1 and the US 5 255 050 A Lithographic exposure methods are also described.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität und den Durchsatz der Produktion von integrierten Schaltungen, die mit Hilfe von frequenzverdoppelnden Maskenstrukturen hergestellt werden, zu erhöhen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einfluß von Asymmetrieeffekten aufgrund von balancing errors (minimalen Linienbreitenfehlern auf Masken) wesentlich zu reduzieren.It is therefore the object of the present invention, the quality and the Throughput of the production of integrated circuits, with the help of frequency doubling mask structures are made to increase. It In particular, an object of the present invention is the influence of asymmetry effects due to balancing errors (minimal linewidth errors) Masks) significantly reduce.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Belichtung eines Substrates mit einer Struktur von einer Maske, bei dem die Struktur auf der Maske eine regelmäßige Anordnung von transparenten und semitransparenten, gegeneinander phasenverschobenen Strukturelementen mit einem Flächenanteil und einem Transmissionsgrad jeweils derart aufweist, daß die Struktur bei einer Belichtung in eine Bildstruktur auf dem Substrat projiziert wird, deren Anordnung eine doppelte Ortsfrequenz von abgebildeten Strukturelementen aufweist, wobei die transparenten oder semitransparenten Strukturelemente auf der Maske einen Fehler in der Strukturbreite mit einer mittleren Abweichung von 5–10 Nanometer von einem vorgegebenen Idealwert aufweisen, umfassend die Schritte:

  • – Bereitstellen der Maske mit der Struktur und des mit einem photoempfindlichen Resist beschichteten Substrates in einem Projektionsapparat,
  • – Ausrichten des Substrates und Einstellen eines Wertes für einen Fokusabstand gegenüber einem Linsensystem des Projektionsapparates,
  • – Belichten der Maske zur Projektion der Struktur von der Maske auf das Substrat,
  • – Variieren des eingestellten Fokusabstandes während der Belichtung zwischen einem maximalen und einem minimalen Fokusabstand, wobei jedes der auf das Substrat abgebildeten Strukturelemente der regelmäßigen Anordnung mit einer Vielzahl von verschieden eingestellten Werten innerhalb eines Defokusintervalles gebildet wird,
  • – so dass der Fehler in der Strukturbreite der Strukturelemente auf der Maske bezüglich der Strukturelemente auf dem Substrat ausgeglichen wird.
The object is achieved by a method for exposing a substrate having a structure of a mask, in which the structure on the mask has a regular arrangement of transparent and semi-transparent, mutually phase-shifted structural elements having a surface portion and a transmittance each such that the structure at an exposure is projected into an image structure on the substrate whose arrangement has a double spatial frequency of imaged structure elements, the transparent or semitransparent structural elements on the mask having an error in the structure width with an average deviation of 5-10 nanometers from a predetermined ideal value, comprising the steps:
  • Providing the mask with the structure and the photosensitive resist-coated substrate in a projection apparatus,
  • Aligning the substrate and setting a value for a focal distance with respect to a lens system of the projection apparatus,
  • Exposing the mask to project the structure from the mask to the substrate,
  • Varying the adjusted focus distance during the exposure between a maximum and a minimum focus distance, wherein each of the structure elements of the array arranged on the substrate is formed with a multiplicity of differently adjusted values within a defocus interval,
  • - So that the error in the structure width of the structural elements on the mask is balanced with respect to the structural elements on the substrate.

Es wird während der Belichtung des Substrates eine Änderung des Fokusabstandes vorgenommen. Der Fokusabstand beschreibt den Abstand der Oberfläche des Substrates mit dem aufgebrachten Resist von einem festen Punkt im Projektionssystem, beispielsweise der Objektivlinse. Der Fokusabstand wird entlang der optischen Achse, der Z-Achse gemessen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren zufolge werden verschiedene Werte innerhalb eines Intervalles für die Fokusabstände während der Belichtung eingestellt. Von einem idealen, einen Kontrast mit maximaler Schärfe liefernden Fokusabstand abweichende Einstellun gen werden im folgenden auch Defokus genannt. Dieser gibt den Abstand bzw. Abweichung von der optimalen Fokuseinstellung wieder.It is during the exposure of the substrate is a change in focus distance performed. The focal distance describes the distance of the surface of the Substrate with the applied resist from a fixed point in the Projection system, such as the objective lens. The focus distance becomes along the optical axis, measured on the Z axis. The method according to the invention According to various values within an interval for the focal distances during the Exposure adjusted. From an ideal, a contrast with maximum sharpness Delivering focal distance deviating Einstellun conditions are in the following also called defocus. This gives the distance or deviation from the optimal focus setting again.

Der Erfindung zufolge werden insbesondere auch einen niedrigen Kontrast liefernde unterschiedliche Fokuseinstellungen während der Belichtung angefahren. Es wurde nun herausgefunden, daß gerade bei den erfindungsgemäß eingesetzten frequenzverdoppelnden Maskenstrukturen die Asymmetrien in den zur Bildstruktur führenden Intensitätspeaks bei Vorliegen eines Maskenfehlers (balancing errors) zu höheren Defokuswerten hin zunächst abnehmen. Bei einer von dem Maskenfehler abhängigen Fokuseinstellung weisen benachbarte Intensitätspeaks sogar völlige Symmetrie auf. Zu noch höheren Fokusabweichungen hin kehrt sich anschließend das Vorzeichen der Asymmetrie um, d. h. die zuvor kleineren Intensitätspeaks sind nun größer als die zuvor größeren Intensitätspeaks.Of the According to the invention, in particular, a low contrast delivering different focus settings during exposure. It has now been found that straight in the inventively used frequency doubling mask structures the asymmetries in the Image structure leading intensity peaks in the presence of a masking error (balancing errors) to higher defocus values first lose weight. Point to a focus error dependent on the mask error adjacent intensity peaks even complete Symmetry on. To even higher Focus deviations out then reverses the sign of asymmetry around, d. H. the previously smaller intensity peaks are now larger than the previously larger intensity peaks.

Da der für die jeweilige Maske zur Herstellung der Symmetrie notwendige Defokuswert (Fokusabweichung) nicht unmittelbar bekannt ist, und seine Bestimmung einen großen Aufwand verursachen würde, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vielzahl von Defokuswerten repräsentierenden Fokuseinstellungen durchgefahren. Vorzugsweise geschieht dies kontinuierlich. Während der Öffnung einer Blende der Projektionsoptik bzw. eines Shutters zur Freigabe der Belichtung wird der das Substrat fixierende Substrathalter (XY-stage) in Z-Richtung kontinuierlich verfahren.There the for the respective mask necessary to establish the symmetry defocus value (Focus deviation) is not immediately known, and its determination a big Would cause effort is according to the method of the invention a plurality of defocus values representing focus settings drove through. This is preferably done continuously. During the opening of a Aperture of the projection optics or a shutter to release the Exposure becomes the substrate holder fixing the substrate (XY-stage) proceed continuously in the Z direction.

Es ist aber ebenso möglich, in aneinandergereihten Belichtungen in demselben Resist Fokusvariationen durchzuführen. Der Begriff „während" umfaßt in diesem Dokument den Zeitraum zwischen dem Beginn und dem Ende einer einzigen durchgehenden Belichtung oder – im Falle einer unterbrochenen Belichtung – zwischen dem Beginn einer ersten Teilbelichtung des Substrates und dem Ende einer letzten Teilbelichtung desselben Substrates.But it is also possible to perform focus variations in juxtaposed exposures in the same resist. The term "during" in this document covers the period between the beginning and the end of a single continuous exposure or, in the case of an interrupted exposure - between the beginning of a first partial exposure of the substrate and the end of a last partial exposure of the same substrate.

Durch die Belichtung bei verschiedenen Fokuseinstellungen werden die durch den Maskenfehler entstehenden Asymmetrieeffekte über das Defokusintervall gemittelt. Die bei niedrigen Defokuswerten unterhalb des völlige Symmetrie liefernden Fokuswertes gleichen dabei die Asymmetrien aufgrund jener Belichtungseinstellungen für den Fokus oberhalb dieses optimalen Fokuswertes aus. Das auf dem Substrat resultierende Luftbild (aerial image) wird daher symmetrischer ausgebildet.By the exposure at different focus settings will be through the masking error resulting asymmetry effects over the Defokusintervall averaged. Those at low defocus below the total symmetry Focus value equals the asymmetries due to those exposure settings for the Focus above this optimal focus value. That on the substrate resulting aerial image (aerial image) is therefore formed symmetrical.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von der während der Belichtung aktuell eingestellten Fokuseinstellung, d. h. dem Defokus, die Strahlungsdosis der Belichtungsquelle eingestellt. Dazu kann entweder die Intensität der Belichtungsquelle bzw. das von der Belichtungsquelle zum Substrat gelangende Licht mittels Filtern oder einer Blendenverengung variiert werden, oder es wird – im Falle daß ein Waferscanner zur Belichtung verwendet wird – die Scangeschwindigkeit, d. h. die Zeitdauer mit der ein Ausschnitt aus der Substratoberfläche belichtet wird, variiert. Dadurch wird auf besonders vorteilhafte Weise eine Gewichtung bevorzugter Fokuseinstellungen erreicht.In a particularly advantageous embodiment is dependent from the while Exposure currently set focus setting, d. H. the Defocus, set the radiation dose of the exposure source. This can either be the intensity of Exposure source or from the exposure source to the substrate reaching light varies by means of filters or a diaphragm constriction be, or it will - in Trap that one Wafer scanner is used for exposure - the scan speed, d. H. the period of time with which a section of the substrate surface is exposed is varied. This is a particularly advantageous way Weighting of preferred focus settings achieved.

Ist beispielsweise die Belegung des Substrathalters zur Variation des Fokusabstandes fest vorgegeben, so kann nur vermittels einer Variation der Strahlungsdosis dem individuellen Maskenfehler Rechnung getragen werden.is For example, the assignment of the substrate holder for varying the Focus distance fixed, so can only by means of a variation the radiation dose to the individual mask error account become.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den untergeordneten Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments are the subordinate claims remove.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen:The Invention will now be described with reference to an embodiment with the aid of a Drawing closer explained become. Show:

1 einen Ausschnitt aus einer frequenzverdoppelnden Maskenstruktur (links) sowie die daraus bei einer Projektion resultierende Bildstruktur auf einem Substrat (rechts) im Falle eines idealen balancing (a) bzw. bei Vorliegen eines Maskenfehlers (b); 1 a section of a frequency-doubling mask structure (left) and the image structure resulting therefrom in a projection on a substrate (right) in the case of ideal balancing (a) or in the presence of a mask error (b);

2 die aus einer periodischen Maskenstruktur gemäß 1b resultierende Bildstruktur für 5 verschiedene Fokuseinstellungen beginnend oben links mit der in 1b gezeigten Bildstruktur bei der idealen Fokuseinstellung; 2 from a periodic mask structure according to 1b resulting image structure for 5 different focus settings beginning at the top left with the in 1b shown image structure at the ideal focus setting;

3 verschiedene Anordnungen zur Projektion einer frequenzverdoppelnden Maskenstruktur von einer Maske auf ein Substrat gemäß dem Stand der Technik (a), sowie für zwei erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele (b, c); 3 various arrangements for the projection of a frequency-doubling mask pattern from a mask onto a substrate according to the prior art (a), as well as for two embodiments according to the invention (b, c);

4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit diskret eingestellten, unterschiedlichen Fokusabständen. 4 a flowchart of an embodiment of the invention with discretely set, different focal distances.

1a zeigt auf der linken Seite einen Ausschnitt aus einer frequenzverdoppelnden Maskenstruktur. In dem gezeigten Beispiel umfaßt die Maskenstruktur 2 transparente und semitransparente Strukturelemente 10, 12. In der Mitte des gezeigten Ausschnittes ist eine sich periodisch wiederholende Zelle 4 der regelmäßigen Anordnung hervorgehoben. Die Fläche des transparenten Strukturelementes 10 ist etwa 3 mal so klein wie die Fläche des semitransparenten Strukturelementes 12. Die Bedingung, welche zur Erfüllung der frequenzverdoppelnden Eigenschaft einzuhalten ist, betrifft den Transmissionsgrad des semitransparenten Strukturelementes 12. Dieser muß entsprechend dem Flächenanteil 33% des eingestrahlten Lichtes betragen. 1a shows on the left side a section of a frequency-doubling mask structure. In the example shown, the mask structure comprises 2 transparent and semitransparent structural elements 10 . 12 , In the middle of the section shown is a periodically repeating cell 4 the regular arrangement highlighted. The surface of the transparent structural element 10 is about 3 times as small as the area of the semitransparent structural element 12 , The condition to be followed to satisfy the frequency-doubling property relates to the transmittance of the semitransparent structural element 12 , This must be 33% of the incident light according to the area fraction.

In 1a ist der Zustand einer Maskenstruktur mit einer ideal frequenzverdoppelnden Eigenschaft gezeigt. Auf der rechten Seite der 1a ist die infolge der Projektion der Maskenstruktur 2 durch ein Linsensystem 51 auf einem Substrat 17 entstehende Bildstruktur 22 in einem Konturplot dargestellt. Die Konturlinien geben gleiche Intensitäten wieder. Die Reihen 7 und Spalten 8 von Strukturelementen 10 auf der Maske werden unmittelbar in Reihen 27 und Spalten 28 in der Bildstruktur 22 abgebildet. Durch die frequenzverdoppelnde Eigenschaft entstehen zwischen den Positionen der Intensitätspeaks, die im photoempfindlichen Resist unmittelbar die Strukturelemente 10 repräsentieren, jeweils weitere, zusätzliche Intensitätspeaks in den Reihen 37 oder Spalten 38 (sowie in den Reihen 37', 37'' und den Spalten 38', 38'').In 1a the state of a mask structure with an ideal frequency doubling property is shown. On the right side of the 1a is the result of the projection of the mask structure 2 through a lens system 51 on a substrate 17 resulting image structure 22 represented in a contour plot. The contour lines reflect equal intensities. The rows 7 and columns 8th of structural elements 10 on the mask are immediately in rows 27 and columns 28 in the picture structure 22 displayed. Due to the frequency doubling property arise between the positions of the intensity peaks, in the photosensitive resist immediately the structural elements 10 each represent additional additional intensity peaks in the rows 37 or columns 38 (as well as in the rows 37 ' . 37 '' and the columns 38 ' . 38 '' ).

In 1b ist der Fall gezeigt, in welchem das Strukturelement 10' um 5 nm in seiner Strukturbreite von dem in 1a gezeigten Idealwert abweicht (3-σ-Wert eines gemessenen Maskenfehlers). Auf der rechten Seite der 1b ist das in der Substratebene erzielte Resultat in einem Konturplot dargestellt. Es ist in dem nur mit grober Auflösung gezeigten Plot zu erkennen, daß der Kontrast der in den Reihen 37 und Spalten 38 zusätzlich entstehenden Intensitätspeaks stark abnimmt, d. h. das Verhältnis von maximaler Intensität zu jenem am Fußpunkt des Intensitätspeaks abnimmt. Dadurch entsteht eine Asymmetrie zwischen den unmittelbar positionsgleich abgebildeten Strukturelementen 10' und den durch die frequenzverdoppelnde Eigenschaft zusätzlich abgebildeten Nebenpeaks.In 1b the case is shown in which the structural element 10 ' by 5 nm in its structural width from that in 1a shown ideal value (3-σ value of a measured mask error). On the right side of the 1b the result obtained in the substrate plane is shown in a contour plot. It can be seen in the plot shown only with rough resolution that the contrast of the rows 37 and columns 38 additionally strongly decreases in the resulting intensity peaks, ie the ratio of maximum intensity to that at the foot of the intensity peak decreases. This creates an asymmetry between the structural elements which are directly shown in the same position 10 ' and the additional peaks mapped by the frequency doubling property.

2 zeigt für 5 verschiedene Fokuseinstellungen das bei Projektion mit der in 1b gezeigten, fehlerbehafteten Maskenstruktur in der Substratebene entstehende Luftbild jeweils in einem Konturlinienplot. Oben links ist für die ideale Fokuseinstellung, welche beispielsweise durch einen herkömmlichen Fokussieralgorithmus ermittelt wird, nochmals der in 1b erhaltene Zustand dargestellt. Die ideale Fokuseinstellung repräsentiert denjenigen Fokusabstand, für welchen ein maximaler Kontrast in der Substratebene erreicht wird. Wieder ist die Asymmetrie zwischen den Intensitätspeaks der unmittelbar abgebildeten Strukturelemente 10' sowie den zusätzlichen Nebenpeaks zu sehen. 2 shows for 5 different focus settings when projecting with the in 1b shown, faulty mask structure in the substrate plane resulting aerial image in each case in a contour line plot. Top left is for the ideal focus ment, which is determined for example by a conventional focusing algorithm, again in 1b obtained state shown. The ideal focus setting represents the focal distance for which maximum contrast in the substrate plane is achieved. Again, the asymmetry is between the intensity peaks of the immediately imaged features 10 ' as well as the additional secondary peaks.

Für die weiteren Konturlinienplots wurde der Fokusabstand um jeweils 0.1 μm erhöht. Ein Vergleich der Plots für einen Defokus von 0 μm und 0.1 μm zeigt, daß je größer der Defokus wird, desto größer auch der Kontrast der Nebenpeaks in den Reihen 37 und Spalten 38 ist. Für eine Fokuseinstellung bei einem Defokus von 0.2 μm wird eine Identität in den Intensitätspeaks erreicht. Dies geht allerdings auf Kosten des insgesamt erzielbaren Kontrastes für das Luftbild.For the other contour plots, the focus distance was increased by 0.1 μm. A comparison of the plots for a defocus of 0 μm and 0.1 μm shows that the larger the defocus, the greater the contrast of the secondary peaks in the rows 37 and columns 38 is. For a focus adjustment with a defocus of 0.2 μm, an identity in the intensity peaks is achieved. However, this is at the expense of the overall achievable contrast for the aerial photo.

Zu noch größeren Werten des Defokus hin verstärkt sich die Asymmetrie zwischen unmittelbar abgebildeten Strukturelementen 10' und zusätzlich abgebildeten Nebenpeaks in umgekehrter Richtung, d. h. die Nebenpeaks der Reihen 37 und Spalten 38 sind größer als jene der unmittelbar abgebildeten Intensitätspeaks der Reihen 27 und Spalten 28.To even greater values of the defocus, the asymmetry between directly imaged structural elements increases 10 ' and additionally mapped secondary peaks in the reverse direction, ie the minor peaks of the rows 37 and columns 38 are larger than those of the immediately depicted intensity peaks of the rows 27 and columns 28 ,

3a zeigt eine Anordnung zur Belichtung eines Substrates 17, d. h. eines Halbleiterwafers, nach dem Stand der Technik. Die Belichtung findet in einem Waferscanner statt. Eine Strahlungsquelle 15 emittiert einen Lichtstrahl durch einen Maskenschlitz 18 in Richtung auf eine Maske (Reticle) 6. Aus der Maske 6 ist die in der 1b gezeigte Maskenstruktur 2 mit den Strukturelementen 12', 10' mit der nichtidealen, frequenzverdoppelnden Eigenschaft gebildet. Über ein Linsensystem 51, welches hier nur schematisch dargestellt ist, wird das durch die Maske 6 strukturierte Licht auf ein Substrat 17 geworfen, auf welchem ein photoempfindlicher Resist aufgebracht ist. Die Strukturelemente 12', 10' werden dabei in Bildstrukturelemente 10'', 12'' abgebildet. 3a shows an arrangement for exposing a substrate 17 , ie a semiconductor wafer, according to the prior art. The exposure takes place in a wafer scanner. A radiation source 15 emits a light beam through a mask slot 18 towards a mask (reticle) 6 , From the mask 6 is the one in the 1b shown mask structure 2 with the structural elements 12 ' . 10 ' made with non-ideal, frequency doubling feature. About a lens system 51 , which is shown here only schematically, that is through the mask 6 structured light on a substrate 17 on which a photosensitive resist is applied. The structural elements 12 ' . 10 ' become image structure elements 10 '' . 12 '' displayed.

Es handelt sich hierbei um eine vierfach reduzierende Abbildung, wobei in dem Waferscanner die Maske 6 mit einer Scanbewegung 45 und das Substrat 17 mit einer vierfach langsameren Scanbewegung 46 gegenüber dem Maskenschlitz 18 bewegt wird. Ein üblicherweise außerdem vorhandener Waferschlitz unmittel bar oberhalb der Position des Substrates 17 ist in der schematischen Darstellung der Einfachheit halber nicht gezeigt.This is a four-fold reducing image, with the mask in the wafer scanner 6 with a scanning motion 45 and the substrate 17 with a four times slower scan motion 46 opposite the mask slot 18 is moved. A usually also existing wafer slot immediacy bar above the position of the substrate 17 is not shown in the schematic diagram for the sake of simplicity.

Mit dem in 3a gezeigten Projektionsapparat 100 wird zur Belichtung zunächst das Substrat 17 ausgerichtet gegenüber der Projektionsoptik (Linsensystem 51) sowie der Maske 6. Typischerweise wird für einen ersten Wafer eines Loses ein Fokussieralgorithmus durchgeführt, bei welchem ein idealer Fokusabstand gegenüber der Projektionsoptik des Projektionsapparates ermittelt wird. Bei dem Schritt des Ausrichtens wird ein sogenannter Level/Tilt-Algorithmus durchgeführt, welcher gewährleistet, daß jeder Flächenausschnitt aus der Oberfläche des Substrates 17 in dem idealen Fokusabstand von dem Linsensystem 51 steht. Mit dem Projektionsapparat 100 wird anschließend eine Belichtung ausgeführt, die zu dem in 1b gezeigten Ergebnis führt, welches nachteilhaft Asymmetrieeffekte zwischen dem unmittelbar aus den Strukturelementen 10' abgebildeten Intensitätspeaks und dem zusätzlichen Nebenpeaks aufweist.With the in 3a shown projection apparatus 100 For exposure, the substrate is first 17 aligned with the projection optics (lens system 51 ) as well as the mask 6 , Typically, a focusing algorithm is carried out for a first wafer of a lot, in which an ideal focus distance is determined with respect to the projection optics of the projection apparatus. In the step of aligning, a so-called level / tilt algorithm is performed, which ensures that each surface section is removed from the surface of the substrate 17 at the ideal focus distance from the lens system 51 stands. With the projection apparatus 100 Subsequently, an exposure is performed, which corresponds to the in 1b results shown, which disadvantageous asymmetry effects between the directly from the structural elements 10 ' having imaged intensity peaks and the additional minor peaks.

3b zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Projektionsapparat 100 wird das Substrat 17 mit einer Neigung α zu der durch das Linsensystem 51 definierten idealen Fokusebene 90 angeordnet. Bei der Scanbewegung 46 wird das Substrat 17 parallel bzw. antiparallel zur Gradientenrichtung der Neigung α des Substrates 17 bewegt (innerhalb der Zeichenebene der 3b). Gleichzeitig wird mittels einer Bewegung des Substrathalters 57 (hier nicht gezeigt) in z-Richtung eine vertikale Bewegung 49 durchgeführt, aufgrund welcher für jeden der geneigten Oberflächenausschnitte der Fokusabstand variiert wird. 3b shows an embodiment of the present invention. In the projection apparatus 100 becomes the substrate 17 with an inclination α to that through the lens system 51 defined ideal focal plane 90 arranged. When scanning 46 becomes the substrate 17 parallel or antiparallel to the gradient direction of the inclination α of the substrate 17 moves (within the drawing plane of the 3b ). At the same time, by means of a movement of the substrate holder 57 (not shown here) in the z-direction a vertical movement 49 performed, due to which the focus distance is varied for each of the inclined surface sections.

Da aufgrund des Schlitzes 18 der belichtete Ausschnitt auf dem Substrat 17 in 3b nach rechts wandert, der Fokusabstand zum Linsensystem 51 also verringert wird, führt die vertikale Bewegung 49 bezüglich des aktuell belichteten Ausschnittes zu einem Ausgleich dieses Effektes. Ein von dem Ausschnitt des Schlitzes 18 erfaßtes Element auf der Oberfläche des Substrates 17 besitzt während der Belichtung also zunächst einen geringen Fokusabstand, welcher sich aufgrund der Bewegung 49 erhöht, bis das Oberflächenelement aufgrund der Scanbewegung 46 den Lichtausschnitt des Schlitzes 18 wieder verläßt. Die Scanbewegung 46, die vertikale Bewegung 49 sowie die Neigung α stehen in einer festen Beziehung zueinander, so daß jedes Oberflächenelement das gleiche Fokusintervall durchläuft.Because of the slot 18 the exposed cutout on the substrate 17 in 3b wanders right, the focus distance to the lens system 51 that is, the vertical movement leads 49 with regard to the currently exposed section to compensate for this effect. One of the cutout of the slot 18 detected element on the surface of the substrate 17 has during exposure so initially a small focus distance, which is due to the movement 49 increases until the surface element due to the scanning movement 46 the light section of the slot 18 leaves again. The scanning movement 46 , the vertical movement 49 and the inclination α are in a fixed relationship to each other, so that each surface element passes through the same focus interval.

In dem Ausführungsbeispiel werden zur Abbildung der Bildstrukturelemente 10'', 12'' Defokuswerte von 0 μm bis 0.4 μm, wie in 2 gezeigt, durchlaufen. Der Belichtungsvorgang wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht unterbrochen, so daß dieses Defokusintervall kontinuierlich durchlaufen wird. Die in 2 dargestellten Konturplots werden also gemittelt, so daß die unterschiedlichen Asymmetrieeffekte sich im wesentlichen aufheben. Das Resultat entspricht im wesentlichen demjenigen des in 1a dargestellten Konturplots für eine Maskenstruktur ohne Linienbreitenfehler, d. h. ohne balancing errors. Es muß lediglich ein etwas verringerter Kontrast in Kauf genommen werden. Der veränderte Kontrast kann durch eine gegenüber der Idealeinstellung geänderte Gesamt-Strahlungsdosis Rechnung getragen werden. Die Gesamt-Strahlungsdosis hängt dabei insbesondereIn the exemplary embodiment, for imaging the image structure elements 10 '' . 12 '' Defocus values from 0 μm to 0.4 μm, as in 2 shown, go through. The exposure process is not interrupted in this embodiment, so that this Defokusintervall is continuously traversed. In the 2 contour plots shown are thus averaged, so that the different asymmetry effects cancel each other substantially. The result is essentially the same as in 1a illustrated contour plots for a mask structure without line width error, ie without balancing errors. There is only a slightly reduced contrast to be accepted. The changed contrast can be accommodated by changing the overall radiation dose compared to the ideal setting. The total radiation dose depends in particular

3c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Projektionsapparat 100 ist das Substrat 17 mit dem Substrathalter 57 ähnlich wie dem Stand der Technik innerhalb der idealen Fokusebene 90 angeordnet. Der Substrathalter 57 (XY-stage) ist mit einer Verfahreinheit 55, d. h. einem Motor, verbunden, welcher eine Bewegung in vertikaler Z-Richtung mit den Substrathaltern 57 durchführen kann. Die Verfahreinheit 55 ist mit einer zentralen Steuereinheit 59 des Projektionsapparates verbunden. 3c shows another embodiment of the present invention. In the projection apparatus 100 is the substrate 17 with the substrate holder 57 similar to the prior art within the ideal focal plane 90 arranged. The substrate holder 57 (XY-stage) is with a moving unit 55 ie, a motor connected, which moves in the vertical Z-direction with the substrate holders 57 can perform. The trajectory 55 is with a central control unit 59 connected to the projection apparatus.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Verfahreinheit 55 dazu vorbereitet, eine in 3c schematisch dargestellte Sägezahnkurve 50 des Substrathalters 57 in Z-Richtung durchzufahren, so daß auch der Fokusabstand jeweils auf der Zeitachse linear ansteigt oder fällt und in regelmäßigen Abständen wieder auf einen Grundwert steil/ruckartig zurückfällt. Die Periodizität der zeitlichen Kurve 50 korreliert mit der Breite des Lichtausschnittes durch den Schlitz 18 sowie der Scangeschwindigkeit 46. Jedes Oberflächenelement des Substrates 17 durchläuft somit genau ein Mal – oder ganzzahlige Vielfache davon – das gewünschte Fokusintervall.In the embodiment, the moving part is 55 prepared to do an in 3c schematically illustrated sawtooth curve 50 of the substrate holder 57 traversing in the Z direction, so that the focus distance also rises or falls linearly on the time axis and falls back at regular intervals back to a basic value steep / jerky. The periodicity of the temporal curve 50 correlates with the width of the light cutout through the slot 18 as well as the scan speed 46 , Every surface element of the substrate 17 thus passes exactly once - or integer multiples - the desired focus interval.

Es ist für den Fachmann selbstverständlich, anstatt der in 3c gezeigten Sägezahnkurve 50 auch andere periodische Kurven die etwa Sinuskurven, symmetrische Sägezahnprofile, etc. einzusetzen.It goes without saying for the expert, instead of the one in 3c shown sawtooth curve 50 Other periodic curves that use sinusoids, symmetrical sawtooth profiles, etc.

Mit der zentralen Steuereinheit 59 ist auch die Beleuchtungsquelle 15 verbunden. In Abhängigkeit von dem aktuellen Fokusabstand wird mittels der Steuereinheit 59 die Intensität der Strahlungsquelle 15 variiert. Dadurch kann eine Gewichtung der beispielsweise in 2 dargestellten Intensitätsresulte erzielt werden. Ist beispielsweise bekannt, daß die Symmetrie der Intensitätspeaks bei einem Defokus von 0.1 μm anstatt von 0.2 μm erreicht wird, das Fokusintervall durch die Kurve 50 jedoch fest vorgegeben ist, zwischen 0.0 μm und 0.4 μm, so kann die Strahlungsintensität die Größe der Fokuswerte auf einen verschwindend kleinen Wert heruntergeregelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Masken mit beliebigem balancing error über die Variation von Fokus und Strahlungsdosis ohne Asymmetrien in Bildstrukturen auf einem Halbleiterwafer zu überführen.With the central control unit 59 is also the source of illumination 15 connected. Depending on the current focus distance is by means of the control unit 59 the intensity of the radiation source 15 varied. This allows a weighting of example in 2 achieved intensity results are achieved. For example, if it is known that the symmetry of the intensity peaks is achieved at a defocus of 0.1 μm instead of 0.2 μm, the focus interval through the curve 50 however, given a fixed value between 0.0 μm and 0.4 μm, the intensity of the radiation can be reduced to the size of the focus values to a vanishingly small value. In this way it is possible to convert masks with arbitrary balancing error via the variation of focus and radiation dose without asymmetries in image structures on a semiconductor wafer.

4 zeigt in einem Flußdiagramm ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem nicht wie im vorhergehenden Beispiel kontinuierlich innerhalb einer durchgängigen Belichtung der Fokusabstand variert wird, sondern schrittweise und alternie rend die Belichtung und anschließend jeweils eine Fokusvariation unternommen wird. 4 shows in a flowchart an embodiment of the invention, in which not as in the previous example continuously within a continuous exposure, the focus distance is varied, but gradually and alternie end the exposure and then each a focus variation is undertaken.

Nach dem Bereitstellen 1001 von Maske 6 und Substrat 17 wird ein Defokusintervall ausgewählt, Schritt 1002. Es handelt sich dabei um Angaben eines Intervalles von Abweichungen gegenüber einem idealen bzw. optimalen Fokusabstand, also relative Zahlenwerte. Das Intervall wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der bereitgestellten Maske 6 ausgewählt, denn dessen Linienbreiten- oder Phasenfehler ist hier als bekannt vorauszusetzen, er soll durch Anwendung des Ausführungsbeispiels gerade auskorrigiert werden.After deploying 1001 from mask 6 and substrate 17 if a defocus interval is selected, step 1002 , These are indications of an interval of deviations from an ideal or optimum focal distance, ie relative numerical values. The interval preferably becomes dependent on the mask provided 6 selected, because the line width or phase error is assumed to be known here, it should be corrected by applying the embodiment just.

Indessen wird das Substrat 17 und die Maske 6 zueinander und gegenüber dem Linsensystem 51 ausgerichtet, Schritt 1003. Anschließend wird ein Fokussieralgorithmus gestartet, welcher eine ideale Fokuseinstellung bzw. Fokusabstand liefert, Schritt 1004. Für einen Bruchteil der eigentlich notwendigen Belichtungszeit wird nun eine Belichtung 1005 mit dem eingestellten Fokusabstand – hier noch des idealen Fokusabstandes – durchgeführt. Die Länge dieser Teilbelichtung entspricht einer Gewichtung des Fokusabstandes. Durch eine Variation 1010 der Belichtungsdauer einer Teilbelichtung wird eine Variation der Strahlungsdosis erreicht. Sollen alle Fokusabstände innerhalb des zugeordneten Defokusintervalles gleich gewichtet werden, so wird die Gesamtbelichtungsdauer durch die Anzahl der einzustellenden Fokusabstände geteilt. Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt 1010 auch die Änderung der Intensität der Strahlungsquelle 15 beinhalten.Meanwhile, the substrate becomes 17 and the mask 6 to each other and to the lens system 51 aligned, step 1003 , Subsequently, a focusing algorithm is started, which provides an ideal focus adjustment or focus distance, step 1004 , For a fraction of the actual required exposure time is now an exposure 1005 with the set focal distance - here the ideal focus distance - performed. The length of this partial exposure corresponds to a weighting of the focal distance. Through a variation 1010 the exposure time of a partial exposure, a variation of the radiation dose is achieved. If all focus distances within the assigned defocus interval are to be weighted equally, the total exposure time is divided by the number of focal distances to be set. Alternatively or additionally, the step 1010 also the change of the intensity of the radiation source 15 include.

Im folgenden Schritt 1006 wird der Fokusabstand gemäß der Vorgabe des ausgewählten Defokusintervalles variiert. In einer Schleife werden nun nacheinander Belichtungen 1005 unter den jeweils unterschiedlichen Fokusabständen durchgeführt. Das Verlassen des Defokusintervalles wird in einer Abbruchbedingung 1007 geprüft, deren Eintritt schließlich zum Abschluß 1008 der Belichtung führt.In the following step 1006 the focus distance is varied according to the default of the selected defocus interval. In a loop are now exposures successively 1005 performed under the respective different focal distances. Leaving the defocus interval will be in an abort condition 1007 checked, their entry finally to completion 1008 the exposure leads.

Die Schritte 1005 und 1006 können auch zeitlich parallel ausgeführt werden.The steps 1005 and 1006 can also be executed parallel in time.

22
Maskenstruktur mit Strukturelementenmask structure with structural elements
44
Zelle, sich periodisch wiederholendCell, repeating periodically
66
Maske oder Retikelmask or reticle
77
Reihen von Strukturelementen auf Maskestring of structural elements on mask
88th
Spalten von Strukturelementen auf Maskecolumns of structural elements on mask
1010
transparentes Strukturelement, idealtransparent Structural element, ideal
10'10 '
transparentes Strukturelement, mit Linienbreitenfehlertransparent Structure element, with line width error
10''10 ''
Bildstrukturelement in SubstratebenePicture structural element in substrate level
1212
semitransparentes Strukturelement, idealsemi-transparent Structural element, ideal
12'12 '
semitransparentes Strukturelement, mit Linienbreitenfehlersemi-transparent Structure element, with line width error
12''12 ''
Bildstrukturelement in SubstratebenePicture structural element in substrate level
1515
Strahlungsquelleradiation source
1717
Substrat in Substratebenesubstratum in substrate level
1818
Maskenschlitzmask slot
2222
Bildstrukturimage structure
27, 27', 27''27 27 ', 27' '
Reihen abgebildeter Strukturelemente in Substratebenestring imaged structural elements in substrate plane
28, 28', 28''28 28 ', 28' '
Spalten abgebildeter Strukturelemente in Substratebenecolumns imaged structural elements in substrate plane
3737
Reihen der durch Frequenzverdopplung zusätzlich abgebildeten Strukturelemente in der Substratebenestring the additionally imaged by frequency doubling structural elements in the substrate plane
3838
Spalten der durch Frequenzverdopplung zusätzlich abgebildeten Strukturelemente in der Substratebenecolumns the additionally imaged by frequency doubling structural elements in the substrate plane
4545
Scanbewegung der Maskescanning movement the mask
4646
Scanbewegung des Substratesscanning movement of the substrate
4949
vertikale Bewegung zur Fokusvariationvertical Movement to focus variation
5050
zeitliche Verfahrkurve für Substrathaltertime Traverse curve for substrate holder
5151
Linsensystemlens system
5555
Verfahreinheit für Substrathaltertraversing for substrate holder
5757
Substrathaltersubstrate holder
5959
zentrale Steuereinheitcentral control unit
9090
ideale Fokusebeneideal focal plane
100100
Projektionsapparatprojector
αα
Neigung Fokusebene-Substratebene Tilt Focal plane substrate level
10011001
Bereitstellen von Maske und SubstratProvide of mask and substrate
10021002
Auswählen eines DefokusintervallesSelect one Defokusintervalles
10031003
Ausrichten (Alignment) des SubstratesAlign (Alignment) of the substrate
10041004
Fokussieren mit FokussieralgorithmusFocus with focusing algorithm
10051005
Belichten mit eingestelltem FokusabstandExpose with focus distance set
10061006
Variation des eingestellten Fokusabstandesvariation the adjusted focus distance
10071007
Abbruchbedingung: „Fokusabstand innerhalb des Defokusintervalles?"Termination condition: "Focus distance within the defocus interval? "
10081008
Ende der BelichtungThe End the exposure
10101010
Variation der Strahlungsdosis (Belichtungsdauer und/oder Intensität)variation the radiation dose (exposure time and / or intensity)

Claims (10)

Verfahren zur Belichtung eines Substrates (17) mit einer Struktur (2) von einer Maske (6), bei dem die Struktur (2) auf der Maske (6) eine regelmäßige Anordnung von transparenten (10, 10') und semitransparenten (12, 12'), gegeneinander phasenverschobenen Strukturelementen mit einem Flächenanteil und einem Transmissionsgrad jeweils derart aufweist, daß die Struktur (2) bei einer Belichtung in eine Bildstruktur (22) auf dem Substrat (17) projiziert wird, deren Anordnung eine doppelte Ortsfrequenz von abgebildeten Strukturelementen (10'', 12'') aufweist, wobei die transparenten (10') oder semitransparenten (12') Strukturelemente auf der Maske (6) einen Fehler in der Strukturbreite mit einer mittleren Abweichung von 5–10 Nanometer von einem vorgegebenen Idealwert aufweisen, umfassend die Schritte: – Bereitstellen der Maske (6) mit der Struktur (2) und des mit einem photoempfindlichen Resist beschichteten Substrates (17) in einem Projektionsapparat (100), – Ausrichten des Substrates (17) und Einstellen eines Wertes für einen Fokusabstand gegenüber einem Linsensystem (51) des Projektionsapparates (100), – Belichten der Maske (6) zur Projektion der Struktur (2) von der Maske (6) auf das Substrat (17), – Variieren des eingestellten Fokusabstandes während der Belichtung zwischen einem maximalen und einem minimalen Fokusabstand, wobei jedes der auf das Substrat (17) abgebildeten Strukturelemente (10'', 12'') der regelmäßigen Anordnung mit einer Vielzahl von verschieden eingestellten Werten innerhalb eines Defokusintervalles gebildet wird, – so dass der Fehler in der Strukturbreite der Strukturelemente (10', 12') auf der Maske (6) bezüglich der Struktur elemente (10'', 12'') auf dem Substrat (17) ausgeglichen wird.Method for exposing a substrate ( 17 ) with a structure ( 2 ) of a mask ( 6 ), in which the structure ( 2 ) on the mask ( 6 ) a regular arrangement of transparent ( 10 . 10 ' ) and semi-transparent ( 12 . 12 ' ), against each other phase-shifted structural elements having a surface portion and a transmittance each having such a structure that 2 ) when exposed in an image structure ( 22 ) on the substrate ( 17 ) whose arrangement is a double spatial frequency of imaged structural elements ( 10 '' . 12 '' ), the transparent ( 10 ' ) or semitransparent ( 12 ' ) Structural elements on the mask ( 6 ) have an error in feature width with a mean deviation of 5-10 nanometers from a given ideal value, comprising the steps of: - providing the mask ( 6 ) with the structure ( 2 ) and the photosensitive resist-coated substrate ( 17 ) in a projection apparatus ( 100 ), - alignment of the substrate ( 17 ) and setting a value for a focal distance with respect to a lens system ( 51 ) of the projection apparatus ( 100 ), - exposing the mask ( 6 ) for the projection of the structure ( 2 ) from the mask ( 6 ) on the substrate ( 17 ), - varying the set focus distance during the exposure between a maximum and a minimum focus distance, each of which is focused on the substrate ( 17 ) illustrated structural elements ( 10 '' . 12 '' ) of the regular array is formed with a multiplicity of differently set values within a defocus interval, so that the error in the structural width of the structural elements ( 10 ' . 12 ' ) on the mask ( 6 ) with regard to the structural elements ( 10 '' . 12 '' ) on the substrate ( 17 ) is compensated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale oder der maximale Fokusabstand identisch ist mit dem beim Schritt des Ausrichtens eingestellten Fokusabstand.Method according to claim 1, characterized in that that the minimum or maximum focus distance is the same as the Step of aligning set focus distance. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Schritt des Ausrichtens eingestellte Fokusabstand ein in einem Fokussieralgorithmus bestimmter idealer Fokusabstand ist, mit dem ein Strukturelement (10', 12') mit maximalen Kontrast auf das Substrat (17) abgebildet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the focus distance set in the alignment step is an ideal focus distance determined in a focusing algorithm, with which a structural element ( 10 ' . 12 ' ) with maximum contrast on the substrate ( 17 ) is displayed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Defokusintervall zwischen dem maximalen und minimalen Fokusabstand weniger als 0.4 Mikrometer beträgt.Method according to one of claims 2 or 3, characterized that this Defocus interval between the maximum and minimum focus distance less than 0.4 microns. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektionsapparat (100) ein Waferscanner ist, bei dem während der Belichtung sowohl die Maske (6) als auch das Substrat (17) senkrecht zu einer optischen Achse des Linsensystems (51) bewegt und mittels eines Schlitzes (18) ausschnittweise bestrahlt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the projection apparatus ( 100 ) is a wafer scanner, in which during the exposure both the mask ( 6 ) as well as the substrate ( 17 ) perpendicular to an optical axis of the lens system ( 51 ) and by means of a slot ( 18 ) are irradiated in sections. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch das Substrat (17) aufgespannte Substratebene gegenüber einer durch das Linsensystem (51) definierten Fokusebene (90) geneigt ist, so daß sich der Fokusabstand aufgrund der Bewegung des Substrates (17) senkrecht zur optischen Achse in der Substratebene kontinuierlich ändert.Method according to claim 5, characterized in that a through the substrate ( 17 ) substrate plane opposite one through the lens system ( 51 ) defined focal plane ( 90 ) is inclined, so that the focus distance due to the Movement of the substrate ( 17 ) changes continuously perpendicular to the optical axis in the substrate plane. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß – jedem Fokusabstand, unter welchem ein Teil der Belichtung durchgeführt wird, ein Wert für die bei diesem Fokusabstand zu verwendende Strahlungsdosis zugeordnet wird, – während der Belichtung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fokusabstand die Strahlungsdosis variiert wird.Method according to claim 6, characterized, that - each Focus distance under which part of the exposure is performed a value for associated with the radiation dose to be used at this focal distance becomes, - during the Exposure dependent from the respective focal distance, the radiation dose is varied. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (17) während der Belichtung mit einer weiteren, sich entlang der optischen Achse des Linsensystems (51) erstreckenden Richtung periodisch hin und her bewegt wird, so daß der von dem Schlitz (18) des Waferscanners bestrahlte Ausschnitt des Substrates (17) in seinen Fokusabständen gegenüber dem Linsensystem (51) variiert wird.Method according to claim 5, characterized in that the substrate ( 17 ) during the exposure with another, along the optical axis of the lens system ( 51 ) extending direction is reciprocated periodically, so that the of the slot ( 18 ) of the wafer scanner irradiated section of the substrate ( 17 ) in its focal distances with respect to the lens system ( 51 ) is varied. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Hin- und Herbewegung von einem ersten Fokusabstand ausgehend kontinuierlich bis zu einem zweiten Fokusabstand linear ansteigt und anschließend unmittelbar auf den ersten Fokusabstand zurückfällt.Method according to claim 8, characterized in that that the periodic to-and-fro motion starting from a first focus distance continuously increases linearly up to a second focal distance and subsequently immediately falls back to the first focus distance. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die transparenten (10, 10') oder semitransparenten (12, 12') Strukturelemente auf der Maske (6) einen Phasenfehler mit einer Abweichung ihrer zueinander phasenschiebenden Eigenschaft gegenüber 180 Grad von mehr als +/–5 Grad aufweisen.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the transparent ( 10 . 10 ' ) or semitransparent ( 12 . 12 ' ) Structural elements on the mask ( 6 ) have a phase error with a deviation of their mutually phase-shifting property from 180 degrees greater than +/- 5 degrees.
DE2003139514 2003-08-27 2003-08-27 Method for exposing a substrate Expired - Fee Related DE10339514B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003139514 DE10339514B4 (en) 2003-08-27 2003-08-27 Method for exposing a substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003139514 DE10339514B4 (en) 2003-08-27 2003-08-27 Method for exposing a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10339514A1 DE10339514A1 (en) 2005-03-31
DE10339514B4 true DE10339514B4 (en) 2008-08-07

Family

ID=34223186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003139514 Expired - Fee Related DE10339514B4 (en) 2003-08-27 2003-08-27 Method for exposing a substrate

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10339514B4 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255050A (en) * 1990-12-06 1993-10-19 Sony Corporation Projection exposure method
JPH09138497A (en) * 1995-11-15 1997-05-27 Ricoh Co Ltd Resist exposure method and exposure mask
US6218077B1 (en) * 1998-10-26 2001-04-17 Agere Systems Guardian Corp. Method of manufacturing an integrated circuit using a scanning system and a scanning system
US20020061471A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-23 Nec Corporation Pattern forming method
EP1288716A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-05 Infineon Technologies AG Phase-shift mask

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255050A (en) * 1990-12-06 1993-10-19 Sony Corporation Projection exposure method
JPH09138497A (en) * 1995-11-15 1997-05-27 Ricoh Co Ltd Resist exposure method and exposure mask
US6218077B1 (en) * 1998-10-26 2001-04-17 Agere Systems Guardian Corp. Method of manufacturing an integrated circuit using a scanning system and a scanning system
US20020061471A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-23 Nec Corporation Pattern forming method
EP1288716A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-05 Infineon Technologies AG Phase-shift mask

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Alfred Kwok-Kit Wong: Resolution Enhancement in Optical Lithography, Tutorial Texts in Optical Engineering, Vol. TT47, SPIE Press, 2001, Seiten 171 bis 175 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10339514A1 (en) 2005-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1282011B1 (en) Reflective projection lens for EUV photolithography
DE60219404T2 (en) lighting device
DE60128975T2 (en) Microlithographic projection apparatus
DE102007042047A1 (en) Subsystem of a lighting device of a microlithographic projection exposure apparatus
DE102008007449A1 (en) Illumination optics for illuminating an object field of a projection exposure apparatus for microlithography
DE102010029905A1 (en) Optical system of a microlithographic projection exposure apparatus
DE102009045694A1 (en) Illumination optics for microlithography and illumination system and projection exposure apparatus with such illumination optics
DE19611726B4 (en) Blind structure for off-axis exposure
EP3286595B1 (en) Wavefront correction element for use in an optical system
DE102006022352A1 (en) Arrangement for projecting a pattern from an EUV mask onto a substrate
DE102009045219A1 (en) Illumination system for microlithography
DE102010030089A1 (en) Illumination optics for micro lithography and projection exposure apparatus with such an illumination optics
EP1202100A2 (en) Illumination system with reduced heat load
DE102011083888A1 (en) Imaging catoptric EUV projection optics
DE102008040058A1 (en) Microlithographic projection exposure machine
DE102016205617A1 (en) Projection exposure method and projection exposure apparatus
DE10310137B4 (en) Set of at least two masks for the projection of pattern patterns formed on the masks and matched to one another and methods for producing the masks
DE10339514B4 (en) Method for exposing a substrate
DE102016207487A1 (en) Microlithographic projection exposure machine
WO2019134773A1 (en) Pupil facet mirror, illumination optics and optical system for a projection lithography system
DE102008043324B4 (en) Optical arrangement for the three-dimensional structuring of a material layer
WO2017097601A1 (en) Illumination system of a microlithographic projection device and method for operating such a system
WO2007066225A2 (en) Microlithographic projection illumination system, and method for producing microstructured components
DE10138847A1 (en) Cover for an integrator unit
DE102012204142A1 (en) Collector for microlithography projection exposure apparatus used during manufacture of micro-or nano-structured component, has movable portion that is moved to adjust spatial extent of radiation in region of intermediate focus

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE

Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE

Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee