DE69904881T2 - Projektionsbelichtungsgerät - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lithografievorrichtung, die umfasst:
• eine Strahlungssystem mit einer Strahlungsquelle und einem Belichtungssystem zum Liefern eines Projektionsstrahls;
• einen ersten beweglichen Objekttisch mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske;
• einen zweiten beweglichen Objekttisch mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats; und
• ein Projektionssystem zum Abbilden eines beleuchteten Abschnitts der Maske auf einen Zielabschnitt des Substrats.
• Die Erfindung betrifft insbesondere eine solche Vorrichtung, bei welcher ein bildtragender elektromagnetischer Strahl verwendet wird, um einen Elektronenstrahl zu erzeugen, welcher eine strahlungsempfindliche Schicht eines Substrats belichtet.
• Der Einfachheit halber wird das Projektionssystem im Folgenden als "Linse" bezeichnet; jedoch soll dieser Begriff breit verstanden werden und unterschiedliche Typen von Projektionssystemen umfassen, einschließlich Brechungsoptiken, Reflektionsoptiken, katadioptrischen Systemen und Ladungsträgeroptiken, um einige Beispiele zu nennen. Das Belichtungssystem kann auch Elemente umfassen, die nach irgend einem diese Prinzipien funktionieren, um den Projektionsstrahl auszurichten, zu formen oder zu steuern, und solche Elemente können auch, gemeinsam oder einzeln, als "Linse" bezeichnet werden. Außerdem können der erste und die zweite Objekttisch jeweils als der "Maskentisch" und der "Substrattisch" bezeichnet werden. Außerdem kann die Lithografievorrichtung von eine Art sein, die zwei oder mehr Masken und/oder zwei oder mehr Substrattische umfasst. In solchen "mehrstufigen" Vorrichtungen können die zusätzlichen Tische parallel verwendet werden, oder in einer oder mehreren Stufen können vorbereitende Schritte ausgeführt werden, während eine oder mehrere andere Stufen für die Belichtung verwendet werden. Zwillingsstufenlithografievorrichtungen werden z. B. in den internationalen Patentanmeldungen WO 98/28665 und WO 98/40791 beschrieben.
• Lithografieprojektionsvorrichtungen können z. B. beim Herstellen integrierter Schaltkreise (ICs) verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Maske (Retikel) ein Schaltmuster umfassen, dass einer einzelnen Schicht des ICs entspricht, und dieses Muster kann auf einen Zielbereich (Rohchip) auf einem Substrat (Siliziumwafer) abgebildet werden, welches mit einer Schicht fotosensitiven Materials (Resist) beschichtet ist. Im Allgemeinen wird eine einzelne Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Rohchips umfassen, die nacheinander mittels des Retikels belichtet werden, einer nach dem anderen. Bei einem Typ einer lithografischen Projektionsvorrichtung wird jeder Rohchip durch Abbilden des gesamten Retikelmusters auf den Rohchip in einem Arbeitsgang belichtet; eine solche Vorrichtung wird in Allgemeinen als Waferstepper bezeichnet. Bei einer alternativen Vorrichtung - die im Allgemeinen als Step-and-scan-Vorrichtung bezeichnet wird - wird jeder Rohchip durch fortschreitendes Abtasten des Retikelmusters unter dem Projektionsstrahl in einer Referenzrichtung (der "Abtast" - Richtung) belichtet, während synchron dazu der Wafertisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung abgetastet wird. Da das Projektionssystem im Allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor M (im Allgemeinen < 1) haben wird, wird die Geschwindigkeit v, mit welcher der Wafertisch abgetastet wird, Faktor M mal der sein, mit welcher der Retikeltisch abgetastet wird. Weitere Informationen bezüglich Lithografievorrichtungen der hier beschriebenen Art können in der internationalen Patentanmeldung WO 97/33205 nachgelesen werden.
• In einer Lithografievorrichtung ist die Größe der Merkmale, die auf die Wafer abgebildet werden können, durch die Wellenlänge der Projektionsstrahlung begrenzt. Um integrierte Schaltkreise einer hohen Baugruppendichte und folglich hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu erzeugen, ist es wünschenswert, kleine Merkmale abbilden zu können. Während die meisten gegenwärtigen Lithografieprojektionsvorrichtungen ultraviolettes Licht verwenden, das durch Quecksilberlampen oder Excimerlaser erzeugt wird, ist auch vorgeschlagen worden, Strahlen höherer Frequenz (Energie) als eine Belichtungsstrahlung in einem lithografischen Apparat zu verwenden, z. B. Röntgenstrahlen oder EUV, oder auch Teilchenstrahlen, z. B. Elektronen oder Ionen. Jedoch haben Elektronen- und Ionenstrahlprojektionslithografievorrichtungen, die vorgeschlagen wurden, einen begrenzten Durchsatz, weil der gesamte Strahlstrom begrenzt sein muß, um stochastische (zufällige) Streueffekte zu begrenzen. Diese Effekte sind proportional zur Feldfläche oder der (Feldfläche)3/&sub4;, und in einem bekannten System ist der Strahlstrom effektiv auf 35 uA begrenzt.
• In den bekannten Elektronenstrahlprojektionslithografievorrichtungen ist die Größe des Belichtungsfeldes weiterhin durch die notwendige Maskenstruktur und Systemaberrationen (z. B. Feldkrümmung und Verzerrung), die nicht durch Elektronenoptik korrigiert werden können, begrenzt. Die zwei bekannten Verfahren zum korrigieren von Aberrationen in elektronenoptischen Systemen verwenden Folienlinsen oder Linienladungen oder Ströme entlang der Achse des Systems. In bekannten Lithografievorrichtungen rufen Folienlinsen ein inakzeptables Streuen und eine Strahlabschwächung hervor, während der verwendete Elektronenstrahl zu nahe an der Achse ist, um das Bereitstellen eine Linienladung oder eines Linienstroms zu erlauben.
• Eine hybride optische/Elektronenstrahllithografievorrichtung wurde in US 5,156,942 und US 5,294,801 vorgeschlagen. In dieser Vorrichtung wurde einen ultravioletter (UV) Strahl verwendet um eine Maske auszuleuchten, und ein Bild der Maske wird auf eine fotoemissive Platte projiziert. Die fotoemissive Platte wird hierbei zur Emission von Elektronen in einem Muster, das dem der Maske entspricht, angeregt. Die Fotoelektronen werden beschleunigt und auf die Substratwafer projiziert, um die Resistschicht darauf zu belichten.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lithografieprojektionsvorrichtung zum Abbilden eines Maskenmusters einer Maske auf ein Substrat mit einer strahlungsempfindlichen Schicht bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst:
• ein Strahlungssystem mit einer Strahlungsquelle und einem Belichtungssystem zum Erzeugen eines Belichtungsstrahls;
• einem ersten beweglichen Objekttisch mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske;
• einem zweiten beweglichen Objekttisch mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats;
• ein Projektionssystem zum Abbilden bestrahlter Abschnitte der Maske auf Zielabschnitte des Substrats, wobei das Projektionssystem umfasst:
• eine Fotokathode;
• eine erste Projektionseinrichtung zum Projizieren eines elektromagnetischen Strahlenbildes der Maske auf die Fotokathode, um die Emission von Fotoelektronen in einem Muster zu erlauben, das dem der Maske entspricht; und
• eine zweite Projektionseinrichtung zum Projizieren der Fotoelektronen auf eine Substrat;
• dadurch gekennzeichnet, dass:
• die Fotokathode gekrümmt ist, um Aberrationen zu kompensieren.
• Die vorliegende Erfindung kann daher eine hybride optische/Elektronenstrahllithografievorrichtung bereitstellen, die einen höheren Durchsatz als konventionelle Elektronenstrahlvorrichtungen hat. Sie kann außerdem ein größeres Feld aufweisen, während Feldaberrationen bekannter Hybridvorrichtungen reduziert werden.
• Das Wort "gekrümmt", wie es in Bezug auf die Fotokathode verwendet wird, soll darauf Hinweisen, dass sie nicht planar, d. h. konkav und/oder konvex bezüglich der "optischen Achse" des Projektionssystems ist.
• Bevorzugt hat die Fotokathode die Form einer teilsphärischen Oberfläche.
• Gemäß der vorliegende Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen eine Vorrichtung bereitgestellt, dass die Schritte umfasst:
• Bereitstellen eines Substrats, das wenigstens teilweise mit einer Schicht eines energiesensitiven Materials beschichtet ist;
• Bereitstellen einer Maske mit einem Muster;
• Verwenden eines Strahls zum Projizieren wenigstens eines Teils des Maskenmusters auf eine Zielfläche der Schicht energiesensitiven Materials;
• dadurch gekennzeichnet,
• dass der Schritt des Projizierens die folgende Schritte umfasst;
• Bestrahlen des Maskenmusters mit einem Strahl elektromagnetisches Strahlung, um einen bildtragenden elektromagnetischen Strahl zu bilden, der das Bild wenigstens eines Teils des Maskenmusters trägt;
• ein Richten des bildtragenden elektromagnetischen Strahls auf eine Fotokathodenplatte mit einer gekrümmten Oberfläche, so das Fotoelektronen erzeugt werden; und
• ein Richten der Fotoelektronen auf die Zielfläche des Substrats.
• In einem Herstellungsverfahren mit einer lithografischen Produktionseinrichtung gemäß der Erfindung wird eine Muster einer Maske auf eine Substrat abgebildet, das wenigstens teilweise mit einer Schicht energiesensitiven Materials (Resists) beschichtet ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehrere Arbeitsschritten unterzogen werden, z. B. Grundieren, Resistbeschichten und Softbaking. Nach dem Belichten kann das Substrat anderen Arbeitsschritten unterworfen werden, z. B. Post-Exposure-Baking (PEB), Entwickeln, Hardbaking und das Messen/Überprüfen der abgebildeten Merkmale. Diese Gruppe von Arbeitsschritten wird als Grundlage zum Gestalten einer einzelnen Schicht der Baugruppe verwendet, z. B. eines ICs. Eine so gestaltete Schicht kann dann verschiedenen Arbeitsschritten wie Ätzen, Ionenimplantieren (Dotieren), Metallisieren, Oxidieren, chemomechanisches Polieren usw. unterzogen werden, wobei all dies dazu dient, eine einzelne Schicht aufzuarbeiten. Wenn mehrere Schichten benötigt werden, muß die gesamte Prozedur, oder einer Abwandlung davon, für jede Schicht wiederholt werden. Schließlich wird einer Anordnung von Baugruppen auf dem Substrat (Wafer) vorliegen. Dieser Baugruppen werden dann durch ein Verfahren wie Plättchenschneiden oder Sägen von einander getrennt, und anschließend können die einzelnen Baugruppen auf einen Träger aufgebracht werden mit Pins verbunden werden usw. Weitere Informationen bezüglich solche Vorgänge können z. B. aus dem Buch "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Auflage, von Peter von Zant, McGraw Hill Publisching Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 entnommen werden.
• Obwohl in diesem Text speziell auf die Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei der Herstellung ICs Bezug genommen wird, soll explizit deutlich gemacht werden, das ein solche Vorrichtung viele mögliche Anwendung hat. Zum Beispiel kann sie verwendet werden, um integrierte optische Systeme, Führungs und Detektionsmuster für magnetische Domänenspeicher, Flüßigkristallanzeigen, Dünnfilmmagnetköpfe, usw. herzustellen. Der Fachmann wird erkennen, das im Kontext solcher alternativer Anwendung die Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "Rohchip" in diesem Text durch die allgemeineren Bezeichnungen "Maske", "Substrat" und "Zielbereich" ersetzt zu denken sind.
• Der vorliegende Erfindung wird unten in Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungen und die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:
• Fig. 1 eine lithografische Projektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung darstellt;
• Fig. 2 ein Schema das Projektionssystems der ersten Ausführung der Erfindung ist; und
• Fig. 3 Elektronenspuren in einem Pseudomonopolmagnetfeld zeigt.
• In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile mit gleichem Bezeichnungen versehen.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine lithografie Projektionsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst:
• - ein Strahlungssystem LA, Ex, IN, CO zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB (z. B. UV Strahlung);
• - einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z. B. eines Retikela), der mit einer Positionierungseinrichtung zum genau Positionieren der Maske bezüglich des Gegenstands PL verbunden ist;
• - einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z. B. eine resistbeschichtete Siliziumwafer) verbunden mit einer zweiten Positionierungseinrichtung zum genauen Positionierung des Substrats bezüglich des Merkmals PL;
• - einem Projektionssystem ("Linse") PL zum Abbilden eines beleuchteten Abschnitts der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (Rohchip) des Substrats W.
• Wie hier dargestellt umfasst die gesamte Vorrichtung transmissive Komponenten; jedoch kann sie alternativ auch ein oder mehrere reflektive Komponenten umfassen.
• Das Strahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z. B. eine Hg-Lampe oder einer Excimerlaser) welche einen Strahl erzeugt. Dieser Strahl passiert verschiedene optische Komponenten, - z. B. die Strahlformungsoptik Ex, einen Integrator IN und einen Kondensator CO - so dass der resultierende Strahl PB im Wesentlichen im gesamten Querschnitt parallel und von einheitliche Intensität ist.
• Der Strahl PB trifft anschließend auf die Maske MA, welche in einem Maskenhalter auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA passiert hat, passiert der Strahl die Linse PL, welche den Strahl PB auf die Zielfläche C des Substrats W fokusiert. Mit Hilfe eines interferometrischen Verschiebungs- und Messmittels IF kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, um z. B. verschiedene Zielbereiche C in den Strahlengang des Strahls PB zu bringen. Auf ähnliche Weise kann das erste Positioniermittel verwendet werden, um die Position der Maske MA bezüglich des Strahlengangs des Strahls PB genau zu positionieren, z. B. nach dem mechanischen Aufrinden der Maske MA aus einer Maskenbibliothek. Im Allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT und WT mit Hilfe eines Langschrittmo duls (grobe Positionierung) und eines Kurzschrittmoduls (feine Positionierung) realisiert, welche in Fig. 1 nicht expliziert dargestellt sind.
• Die dargestellte Vorrichtung kann in zwei verschiedenen Betriebsarten verwendet werden:
• - im Schrittmodus wird der Maskentisch MT im Allgemeinen stationär gehalten, und ein vollständiges Maskenmuster wird in einem Schritt (d. h. einem einzigen "Blitz") auf den Zielbereich C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in die x- und/oder y-Richtung verschoben, so dass verschiedener Zielbereiche C mit dem Strahl PB beleuchtet werden können;
• - im Abtastmodus geschieht im Wesentlichen das Gleiche, außer, dass ein gegebener Zielbereich C nicht in einem einzigen "Blitz" belichtet wird. Statt dessen ist der Maskentisch MT in eine gegebene Richtung (die sogenannte "Abtastrichtung", z. B. die x-Richtung) mit der Geschwindigkeit v beweglich, so dass der Projektionsstrahl PB veranlasst wird, ein Maskenmuster abzutasten; gleichzeitig wird der Substrattisch W simultan in die gleiche oder in gegengesetzte Richtung bewegt und zwar mit eine Geschwindigkeit V = Mv, wobei M die Vergrößerung der Linse PL ist (typische Weise ist M = ¹/&sub4; oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielbereich C belichtet werden, ohne Kompromisse bei der Auflösung machen zu müssen.
• Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Projektionssystems PL aus Fig. 1. In diesem System wird eine Retikel 1 durch eine Lichtquelle (z. B. ultraviolettes Licht der Wellenlänge 248 nm) und ein Belichtungssystem LA, Ex, IN, CO beleuchtet. Licht, das die transmissiven Bereiche das Retikels 1 passiert hat, wird in einen bildtragenden Strahl 2 durch das optische System 3 gesammelt und auf eine Fotokathode 4 projiziert.
• Das optische System 3 ist der Einfachheit halber als einzelne Linse dargestellt, wird aber in der Praxis mehrere Linsen und/oder andere Komponenten umfassen, wie dies zum Fokusieren, verkleinern (wenn gewünscht) und korrigieren der Aberrationen notwendig ist.
• Die Fotokathode 4 umfasst eine teilsphärische Fläche (z. B. aus Glas oder Quarz), welche z. B. mit Gold, Galliumarsenid oder Karbid beschichtet ist. Die hier spezielle verwendete Beschichtung bestimmt die Arbeitsfunktion und Effizienz der Fotokathode 4. Die verwende te(n) Beschichtung(en) kann/können daher gemäß der Wellenlänge des Belichtungslichts, das in Strahl 2 verwendet wird, variieren.
• Fotoelektronen 5 werden von der Fotokathode 4 in einem Muster ausgesandt, das zu dem Bild, das darauf projiziert wird, korrespondiert, und werden dann durch die Beschleunigungsplatte 6 auf ungefähr 100 keV beschleunigt und auf die Wafer 8 durch das elektronenoptische System 7 projiziert. (Im Falle eines Pseudomonopolfelds (wie unten diskutiert) kann eine Beschleunigungsspannung von schon 2 kV ausreichen.) Wiederum ist das elektronenoptisches System 7 als eine einzelne Linse dargestellt, aber, wie weiter unten diskutiert, wird es in der Praxis geeignete elektrische und/oder magnetische Feldgeneratoren umfassen. Das elektronenoptische System 7 kann das Bild, das durch den Fotoelektronenstrahl 5 getragen wird, beim Projizieren auf die Wafer 8 auch verkleinern (z. B. mit der Vergrößerung ¹/&sub4;).
• Die Krümmung der Fotokathode 4 ist so berechnet, dass sie die Krümmung des Feldes des elektronenoptischen Systems korrigiert. Andere Verzerrungen können mit Hilfe des lichtoptischen Systems vor der Fotokathode 4 korrigiert werden.
• Wenn ein Foton der Lichtquelle die Fotokathode trifft, wird ein Elektron in eine zufällige Richtung ausgesandt. Die ausgesandten Elektronen werden durch das elektrischer Feld, das von der Beschleunigerplatte 6 erzeugt wird, beschleunigt und folgen einem Parabelpfad, wobei sie sich den Feldlinien asymptotisch nähern. Wenn die Pfade der Elektronen, die das Beschleunigungsfeld verlassen, rückwärts extrapoliert werden, erscheint es so, als seien die Elektronen von einer virtuellen Quelle hinter der Fotokathode gekommen.
• Berechnungen zeigen, dass die Unschärfe bei der Wafer, die durch die zufälligen Emissionswinkel der Fotoelektronen hervorgerufen werden, vernachlässigbar sein werden, wenn für Elektronen mit einer Energiebreite von 1 eV der Halböffnungswinkel bei einer Beschleunigungsenergie von 10 keV auf 80 mrad und bei 100 keV auf 800 mrad beschränkt wird. In beiden Fällen wird ein Beschleunigungsspalt von 10 mm angenommen. In der Praxis ist eine Energiebreite von 0,2 eV in gesamten System zu erwarten, so dass der Effekt der zufälligen Emissionswinkel vernachlässigt werden kann.
• In der vorliegende Ausführung der Erfindung hatte der Beschleuniger die Form eine Platte mit einem zentralen Loch zum Passieren der Elektronen. Um Aberrationen zu vermindern kann es notwendig sein, einen Beschleunigungsgitter statt der Beschleunigerplatte mit einem Loch zu verwenden. Ein solches Gitter würde jedoch Schatten auf das Substrat (Wafer) werfen. Eine Alternative wäre das verwenden eines "Rosts" der aus Drähten besteht, die sich nur in eine Richtung erstrecken. In diesem Fall lässt sich der Effekt eines Schattens vermeiden, indem die Maske und das Substrat relativ zu dem Rost in einer Richtung senkrecht zu den Drähten des Rosts abgetastet werden. Die Schatten, die von dem Rost geworfen werden, werden sich dann über das Substrat bewegen und eine vernachlässigbare Erniedrigung der Dosis über das gesamter Feld der Folge haben, statt lokale Hindernisse darzustellen.
• Der Fotoelektronenstrom, der von dem einfallenden Lichtstrahl 2 erzeugt wird, hängt von der Quanteneffizienz der Umwandlung einer Wellenlänge gemäß der folgenden Formel ab:
• wobei S(&lambda;) die Einheit mA/Watt hat und der Elektronenstrahl geteilt durch die einfallende Lichtleistung ist, Y(&lambda;) die Quanteneffizienz in % ist und &lambda; die Wellenlänge in nm ist. Für eine Wellenlänge von 248 nm kann die Quanteneffizienz sogar 20% betragen, so dass einer einfallende Lichtleistung von 150 mW pro cm² einen Strahlstrom von 60 uA/mm² erzeugt. Dies ist ein ausreichender Strom um einen vernünftigen Durchsatz zu erreichen, selbst wenn die Quanteneffizienz auf 2% reduziert ist.
• Die vorliegende Erfindung kann in einem konventionellen elektronenoptischen System mit einem telezentrischen System zweier Linsen verwendet werden. In diesem Fall ist die Fotokathode in der vorderen Brennebene der ersten Linse angeordnet. Die hintere Brennebene der ersten Linse fällt mit der vorderen Brennebene der zweiten Linse zusammen. Das Substrat (Wafer) ist dann bei der hinteren Brennebene der zweiten Linse angeordnet. Bei dieser Anordnung ist die Vergrößerung M = f2/f1, wobei f1 und f2 jeweils die Brennweiten der ersten und zweiten Linse sind. Es ist auch möglich die meisten Aberrationen dadurch auszulöschen, das man den Linsen die gleiche Form und Anregung (Amperwindungen in der Linse) gibt, aber die geometrischen Dimensionen gemäß M skaliert. Die wichtigste Aberration, die bleibt, ist die Feldkrümmung, welche durch die gekrümmte Fotokathode der Erfindung korrigiert werden kann. Eine bereits existierende Fotolithografievorrichtung hat aufgrund der Feldkrümmung und einer chromatischen Aberration eine 23,5 nm Unschärfe bei der Wafer. Dies kann mit der Erfindung im Wesentlichen eliminiert werden, so dass die Feldfläche der Wafer vervierfacht werden kann und der maximale Strom um ein Faktor von typischerweise 2,5 bis 4 vergrößert werden kann. Dies ist eine wesentliche Vergrößerung des Durchsatzes.
• Die gekrümmte Fotokathode der Erfindung ermöglicht eine alternative Ausführung der vorliegende Erfindung bei der das Elektronenbild auf das Substrat (Wafer) mittels eines Pseudomonopolmagnetfeldes verkleinert wird. Ein magnetischer Monopol würde ein magnetisches Feld erzeugen, in dem die Feldlinien gerade sind und von einen Punkt kommen, d. h. ein magnetisches Feld in einer Form, die ähnlich dem elektrischen Feld einer Punkteladung ist. Während magnetische Monopole nicht bekannt sind, ist es möglich ein magnetisches Feld zu erzeugen, das ein Monopolfeld auf einem Volumen annähert, das groß genug ist, den Elektronenstrahl aufzunehmen und zu verkleinern.
• Wegen der Symmetrie des Pseudomonopolfelds kann jede Feldlinie als eine Achse betrachtet werden. In einem ausreichend starken, rotationssymetrischen Feld wird ein Elektron immer zu der Achse zurückkehren, von der es ausgegangen ist. In einem Pseudomonopolfeld werden die Elektronen daher an die Feldlinie gebunden sein, die sie bei ihre ersten Gyration kreuzen. Fig. 3 illustriert diesen Effekt, indem sie Elektronenspuren von unterschiedlichen Anfangs- (Emissions-) Winkeln darstellt, die an verschiedene Feldlinien gebunden sind. In Fig. 3 stellt die horizontale Achse den Abstand entlang der optischen Achse und dem Projektionssystem dar, und die vertikale Achse zeigt den Abstand von der optischen Achse, beides in willkürlichen Einheiten.
• Das Pseudomonopolfeld kann daher so angeordnet sein, dass die Elektronen zu der Wafer mit der notwendigen Verkleinerung und ohne eine Zunahme des sphärischen oder chromatischen Aberration bei jedem Kreuzen geführt werden. Das Fehlen eines einzelnen globalen Kreuzungspunktes, wie er bei konventionellen Verkleinerungssystemen vorhanden ist, bedeutet, dass der Strahlstrom nicht durch stochastische Effekte aufgrund der Raumladung am Kreuzungspunkt begrenzt ist. Dies erlaubt daher eine weitere Vergrößerung des gesamten Strahlstromes um wenigstens eine Größenordnung im Vergleich zu konventionellen Systemen. So kann z. B. eine 3 · 3 mm² Emissionsfläche in neun 1 · 1 mm² Unterfelder unterteilt werden. Das Pseudomonopolfeld versieht jedes Unterfeld mit seiner eigenen Verkleinerungslinse, So kann einen neun mal so hoher Strom verwendet werden, ohne die stochastische Unschärfe zu Vergrößern. Das Monopolfeld kann z. B. wie in US 5,268,579 (Bleeker) beschrieben und mit der darin offenbarten Vorrichtung erzeugt werden.
• Ein weitere Vorteil des Systems der vorliegende Erfindung liegt darin, dass es die Verwendung von Linienladungen oder Linienströmungen erlaubt, wenn magnetische Linsen verwendet werden, um Aberrationen in der Elektronenoptik zu korrigieren. Wenn in Ausführungen der Erfindung der Teil der Fotokathode, der beleuchtet wird, außerhalb der Achse liegt, dann wird auch der relevante Elektronenstrahl außerhalb der Achse liegen, wodurch Raum für die Linienladung oder den Linienstrom bereitgestellt wird.
• Während wir oben eine spezifische Ausführung der Erfindung beschrieben haben, muß klar sein, dass die Erfindung auch anders als beschrieben ausgeführt werden kann. Die Beschreibung ist nicht dazu vorgesehen, die Erfindung, die durch den Umfang der beigefügten Ansprüche definiert ist, zu beschränken.

Claims (12)

1. Lithografische Projektionsvorrichtung zum Abbilden eines Maskenmusters einer Maske auf ein Substrat mit einer strahlungsempfindlichen Schicht, wobei die Vorrichtung umfasst:

ein Strahlungssystem mit einer Strahlungsquelle und einem Belichtungssystem zum Erzeugen eines Belichtungsstrahls;

einen ersten beweglichen Objekttisch mit einem Maskenhalter zum Halten eine Maske;

einen zweiten beweglichen Objekttisch mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats; und

ein Projektionssystem zum Abbilden beleuchteter Abschnitte der Maske auf Zielabschnitte des Substrats, wobei das Projektionssystem umfasst:

eine Fotokathode;

ein erstes Projektionsmittel zum Projizieren eines elektromagnetischen Strahlungsbildes der Maske auf die Fotokathode, um die Emission von Fotoelektronen in einem Muster, das dem der Maske entspricht, anzuregen; und

ein zweites Projektionsmittel zum Projizieren der Fotoelektronen auf ein Substrat;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Fotokathode gekrümmt ist, um Aberrationen zu kompensieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fotokathode eine gekrümmte Form hat, die geeignet ist Feldaberrationen des zweiten Projektionsmittels zu kompensieren.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fotokathode im Wesentlichen einer teilsphärischen Oberfläche entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das zweite Projektionsmittel ein Elektronenbeschleunigungsmittel und einen Elektronenfokussiermittel umfasst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Elektronenfokussiermittel ein Mittel zum Erzeugen eines Pseudomonopolmagnetfeldes umfasst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Elektronenbeschleunigungsmittel einen Rost von Drähten, die sich im Wesentlichen nur in einer Richtung ausdehnen, umfasst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die weiter Mittel zum Abtasten der Maske und des Substrats relativ zu dem Rost umfasst.

8. Vorrichtung nach einen der voherrgehenden Ansprüche, wobei das erste Projektionsmittel geeignet ist, Verzerrungen des zweiten Projektionsmittels vorzukompensieren, indem es gegenwirkende Verzerrungen in dem elektromagnetischen Strahlungsbild erzeugt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Strahlung ultraviolette Strahlung umfasst.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Projektionsmittel geeignet ist ein verkleinertes Elektronenbild auf das Substrat zu projizieren.

11. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit den Schritten:

Bereitstellen eines Substrats, das wenigstens teilweise mit einer Schicht energiesensitiven Materials beschichtet ist;

Bereitstellen einer Maske mit einem Muster;

Verwenden eines Strahl zum projizieren wenigstens eines Teils des Maskenmusters auf einen Zielbereich der Schicht des energiesensitiven Materials;

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schritt des Projizierens die folgenden Schritte umfasst;

ein Beleuchten des Maskenmusters mit einem Strahl elektromagnetischer Strahlung um einen bildtragenden elektromagnetischen Strahl mit einem Bild wenigstens eines Teils des Maskenmusters zu erzeugen;

ein Richten des bildtragenden elektromagnetischen Strahls auf eine Fotokathodenplatte mit einer gekrümmten Oberfläche um Fotoelektronen zu erzeugen; und

ein Richten der Fotoelektronen auf den Zielbereich des Substrats.

12. Vorrichtung, die mit dem Verfahren des Anspruchs 11 erzeugt wurde.