DE112004002357T5

DE112004002357T5 - Immersionslithographieprozess unter Anwendung eines formtreuen Immersionsmediums

Info

Publication number: DE112004002357T5
Application number: DE112004002357T
Authority: DE
Inventors: Christopher F. Freemont Lyons; Carl P. Campbell Babcock; Jongwook Pleasanton Kye
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US7125652B2; CN1886698A; TW200520053A; GB2423374A; US20050122497A1; KR20060123265A; WO2005062128A3; JP2007513518A; WO2005062128A2; GB0610782D0

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Anwendung eines lithographischen Systems (10) mit einer Linse (32), von der ein Belichtungsmuster (24) ausgesendet wird, mit:
Bereitstellen einer Scheibe (12) und einer Photolackschicht (34), die über der Scheibe angeordnet ist;
Positionieren eines formtreuen Immersionsmediums (26) zwischen der Photolackschicht und der Linse; und
Belichten der Photolackschicht mit dem Belichtungsmuster, wobei das Belichtungsmuster durch das formtreue Immersionsmedium läuft.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere ein Verfahren für die Immersionslithographie unter Anwendung eines konformen bzw. formtreuen Immersionsmediums, etwa ein Medium mit einer festen, halbfesten, gelartigen oder gummiartigen Konsistenz, und betrifft eine entsprechende Vorrichtung.
Hintergrund
Die Herstellung diverser Strukturen integrierter Schaltungen (IC) auf einer Scheibe beruht häufig auf lithographischen Prozessen, die auch als Photolithographie oder einfach als Lithographie bezeichnet werden. Bekanntlich können lithographische Prozesse verwendet werden, um ein Muster einer Photomaske (die hierin im Weiteren als Maske oder Retikel bezeichnet wird), auf eine Scheibe zu übertragen.
Beispielsweise können Muster von einer Photolackschicht, die auf einer Scheibe angeordnet ist, durch Durchleiten von Lichtenergie durch eine Maske mit einer Anordnung zum Abbilden des gewünschten Musters der Photolackschicht gebildet werden. Als Folge davon wird das Muster auf die Photolackschicht übertragen. In Bereichen, in denen der Photolack ausreichend beschichtet ist und nach einem Entwicklungsprozess, wird das Photolackmaterial löslich, so dass es entfernt werden kann, um in selektiver Weise eine darunter liegende Schicht freizulegen (beispielsweise eine Halbleiterschicht, eine Metallschicht oder eine metallenthaltende Schicht, eine dielektrische Schicht, eine Hartmaskenschicht, etc.). Bereiche der Photolackschicht, die unter einem Schwellwertbetrag an Lichtenergie belichtet sind, werden nicht entfernt und dienen dazu, die darunter liegende Schicht während der weiteren Bearbeitung der Scheibe zu schützen (beispielsweise während des Ätzens freiliegender Bereiche der darunter liegenden Schicht, der Implantation von Ionen in die Scheibe, etc.). Danach können die verbleibenden Anteile der Photolackschicht entfernt werden.

Es gibt ein ständiges Bestreben auf dem Gebiet der IC-Herstellung, um die Dichte, mit der die diversen Strukturen angeordnet sind, zu vergrößern. Folglich gibt es einen entsprechenden Bedarf, das Auflösungsvermögen lithographischer System zu verbessern. Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen „trocknen" Lithographieverfahren ist eine Lithographietechnik der nächsten Generation, die als Immersions- bzw. Eintauchlithographie bekannt ist. In Immersionslithographiesystemen, die aktuell vorgeschlagen werden, wird die durch ein Lithographiesystem mit einem Muster zu beaufschlagende Scheibe in einem flüssigen Medium mit Fliesseigenschaften angeordnet, durch das das strukturierte Licht geführt wird. Bekannte Immersionslithographiemedien sind gereinigtes deionisiertes Wasser zur Verwendung in Verbindung mit einer 193 nm Lichtquelle 14 (beispielsweise ein Argonfluor-(ArF) Laser) und Polyfluorether zur Verwendung in Verbindung mit einer 157 nm Lichtquelle 14. Diese gut fließenden Immersionsmedien ersetzen einen Luftspalt oder Gasspalt, der konventioneller Weise zwischen der letzten Linse eines konventionellen trocknen Lithographieabbildungssystems und der Scheibe vorhanden ist.

Die Versuche, Immersionslithographie einzuführen, führen jedoch zu einer Reihe von Problemen. Beispielsweise können geringe Schwankungen und/oder Ungleichförmigkeiten im Brechungsindex des Immersionsmediums die Qualität des Belichtungsmusters, das auf die Scheibe trifft, nachteilig beeinflussen. Der Grund bzw. die Gründe für Änderungen im Brechungsindex des flüssigen Immersionsmediums können beispielsweise sein: das Strömen des Immersionsmediums, Änderungen in der Dichte des Immersionsmediums, Temperaturänderungen des Immersionsmediums usw. In der trocknen Lithographie können einige Joules an Energie von der Scheibe aus der einfallenden Dosis absorbiert werden. In der Immersionslithographie wird angenommen, dass mindestens ein Teil der Energie aus der Belichtungsdosis von dem Immersionsmedium absorbiert wird. Da ferner das Immersionsmedium mit zumindest der Scheibe in Kontakt ist, kann Wärme von der Scheibe auf das Immerisionsmedium übertragen werden. Die Energieabsorption durch das Immersionsmedium selbst in geringen Mengen kann ausreichend sein, um eine Schwankung und/oder Ungleichförmigkeit des Brechungsindex des Immersionsmediums hervorzurufen, die das Abbildungsmuster negativ beeinflussen könnten. Des weiteren kann die Scheibe auf eine Halterung montiert werden, die relativ zu dem abbildenden Subsystem bewegt wird. Beispielsweise kann die Scheibe belichtet werden, und anschließend um 30 mm zu einer neuen Position bewegt und für eine zweite Belichtung angehalten werden, usw.. Scheibengeschwindigkeiten können bis zu 350 mm pro Sekunde bis ungefähr 500 mm pro Sekunde betragen. Diese Bewegung kann eine ungleichförmige Fluidströmung (beispielsweise Turbulenzen, laminare Strömung, Vortex-Strömung, etc.) oder andere Änderungen der Eigenschaften des Immersionsmediums hervorrufen, die zu Schwankungen im Brechungsindex des Immersionsmediums führen können. Ferner wird in Betracht gezogen, dass das Immersionsmedium absichtlich in Bewegung versetzt wird (beispielsweise in einem Strömungsmuster über der Scheibe) oder einem hydraulischen Druck ausgesetzt wird. Diese Faktoren können ebenso Schwankungen im Brechungsindex des Immersionsmediums hervorrufen.

Bläschen und/oder Kontaminationsstoffe in einem flüssigen Immersionsmedium können ebenso die Abbildung auf die Scheibe unterbrechen. Die Fluidströmung des Immersionsmediums kann die Ausbildung von Bläschen und/oder deren Verteilung in dem Immersionsmedium hervorrufen. Während der Belichtung können Gase aus dem Photolack freigesetzt werden. Diese Gase könnten sich in der Immersionsflüssigkeit lösen, was letztlich zur Erzeugung von Bläschen führen kann. Ferner wird in Betracht gezogen, dass ein scheibenfremder Körper auf der Scheibe transportiert und in die Immersionsmedium gebracht werden kann, wobei sich der scheibenfremde Körper von der Scheibe ablöst und in dem Immersionsmedium zu „schweben" beginnt. Flüssige Immersionsmedien werden wiederholt für mehrere Scheiben verwendet und unterliegen der wiederholten Beaufschlagung mit Strahlung, was zu einer deutlichen Ansammlung von Bläschen, aufgelösten Substanzen und/oder Kontaminationsstoffen im Laufe der Zeit führen kann.

Folglich besteht ein Bedarf für verbesserte Immersionslithographieprozesse und Systeme.

Überblick über die Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung richtet sich diese an ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Anwendung eines lithographischen Systems mit einer Linse, von der ein Belichtungsmuster ausgesendet wird. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Scheibe und einer auf der Scheibe angeordneten Photolackschicht; Positionieren eines formtreuen bzw. konformen Immersionsmediums zwischen der Photolackschicht und der Linse; und Belichten des Photolacks mit dem Belichtungsmuster, wobei das Belichtungsmuster das formtreue Immersionsmedium durchläuft.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung richtet sich diese an ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Anwendung eines lithographischen Systems mit einer Linse, von der ein Belichtungsmuster ausgesendet wird. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Scheibe und einer auf der Scheibe angeordneten Photolackschicht; in engen Kontaktbringen der Linse und der Photolackschicht mit einem formtreuen Immersionsmedium, wobei das formtreue Immersionsmedium zwischen der Linse und der Photolackschicht angeordnet ist; und Belichten des Photolacks mit dem Belichtungsmuster, wobei das Belichtungsmuster das formtreue Immersionsmedium durchläuft.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung richtet sich diese an ein lithographisches System. Das lithographische System umfasst eine Linse einer lithographischen Abbildungsanordnung; eine Scheibe mit einer Photolackschicht, die auf der Scheibe angeordnet ist; und ein formtreues Immersionsmedium, das zwischen der Linse und der Photolackschicht angeordnet ist und in engem Kontakt mit der Photolackschicht und der Linse ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen deutlich, in denen:

1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Bearbeitungsanordnung für integrierte Schaltungen ist;

2 und 3 schematisch eine erste beispielhafte Ausführungsform eines formtreuen Immersionslithographieprozesses zeigen; und

4 und 5 schematisch eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines formtreuen Immersionslithographieprozesses darstellen.

Beschreibung der Erfindung
In der folgenden detaillierten Beschreibung sind ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen belegt, unabhängig davon, ob sie in unterschiedlichen Ansichten und/oder Ausführungsformen beschrieben sind. Um die diversen Aspekte der Erfindung in einer kla ren und knappen Weise darzustellen, sind die Zeichnungen nicht notwendiger maßstabsgetreu und gewisse Merkmale sind in einer etwas schematischen Form dargestellt. Merkmale, die in Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben und/oder dargestellt sind, können in der gleichen Weise oder in einer ähnlichen Weise in einer oder mehreren anderen Ausführungsformen und/oder in Kombination mit oder anstelle der Merkmale der anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.
Die Beschreibung hierin ist im beispielhaften Zusammenhang zu der Herstellung einer Scheibe mit einer darauf ausgebildeten integrierten Schaltung (IC) dargestellt. Zu anschaulichen IC's gehören Mikroprozessoren für allgemeine Zwecke, die aus Tausenden oder Millionen von Transistoren aufgebaut sind, Flash-Speicher-Arrays oder andere spezielle Schaltungen. Der Fachmann auf diesem Gebiet erkennt jedoch, dass die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen ebenso auf die Herstellung beliebiger Produkte angewendet werden können, die unter Anwendung von Lithographie hergestellt werden, etwa mikromechanische Bauelemente, Laufwerksköpfe, Genchips, mikroelektromechanische Systeme (MEMS) usw.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können für ein verbessertes Abbilden auf eine Scheibe während eines hochauflösenden lithographischen Prozesses sorgen. D. h., ein Belichtungsmuster kann in Richtung auf die Scheibe über ein sehr gut steuerbares Medium gelenkt werden, das einen gewünschten und gleichförmigen Brechungsindex aufweist, so dass Verzerrungen des Belichtungsmusters minimiert werden. Das Immersionsmedium ist vorzugsweise ein konformes bzw. formtreues Immersionsmedium, etwa ein Medium mit einer festen, halbfesten, gelartigen oder gummiartigen Konsistenz.
Im hierin verwendeten Sinne ist der Begriff formtreues Immersionsmedium in seinem breitesten Sinne verwendet und sollte nicht auf die beispielhaften hierin beschriebenen Materialien eingeschränkt gesehen werden. Konforme bzw. formtreue Immersionsmedien sind Materialien, die die physikalischen Eigenschaften aufweisen, wie sie hierin beschrieben sind, einschließlich der Fähigkeit, einen nicht gebrochenen Zustand bzw. Zustand als Einheit zu bewahren, wenn sie zwischen einer Linse und einer Scheibe angeordnet werden, und insbesondere zwischen der Linse und einer Photolackschicht, die auf der Oberseite der Scheibe angeordnet ist. Formtreue Immersionsmedien können ihren nicht gebrochenen Zustand (beispielsweise teilt sich das Medium nicht, wie dies bei strömenden Flüssigkeiten der Fall ist), selbst bei Vorhandensein eines deformierenden Druckes, der auf das Medium durch beispielsweise eine Linse eines Lithographiesystems ausgeübt wird. Formtreue Immersionsmedien zeigen im Allgemeinen einen Widerstand gegen eine Lageänderung. Leicht fliessbare Flüssigkeiten (beispielsweise konventionelle flüssige Immersionsmedien aus Wasser und Polyfluorether) und Gase besitzen keine Elastizität und keine Nachgiebigkeit, wenn sie deformiert werden, und sind daher keine formtreuen Immersionsmedien.
Mindestens drei Unterklassen aus formtreuen Immersionsmedien liegen innerhalb des Bereichs formtreuer Immersionsmedien an, wie sie hierin verwendet werden. Zu diesen Unterklassen gehören harte Materialien, nachgiebige Materialien und plastische deformierbare Materialien. Harte Materialien sind solche, die fest sind oder in die nicht in einfacher Weise eingedrungen werden kann, oder die nicht in einfacher Weise geschnitten oder aufgeteilt werden können und die nicht einfach einem Druck nachgeben. Typischerweise brechen harte Materialien, bevor sie sich wesentlich deformieren. Beispiele harter Materialien beinhalten beispielsweise diverse Glase (beispielsweise Quarz und Kieselglas), Polykarbonat, Polyacrylat usw.
Nachgiebige Materialien sind solche Materialien, die leicht einem Druck nachgeben, ohne zu brechen. Nachgiebige Materialien sind weich dahingehend, dass sie geschmeidig sein können, sich leicht biegen lassen und/oder leicht deformierbar sind. Nachgiebige Materialien können eine federnde und/oder elastische Eigenschaft aufweisen, so dass das Material in die vorhergehende Form oder Position nach Druckbeaufschlagung, nach Dehnung und/oder anderen deformierenden Kräften zurückkehrt.
Plastisch deformierbare Materialien sind ähnlich zu den nachgiebigen Materialien dahingehend, dass sie Druck leicht nachgeben, ohne zu brechen, diese können geschmeidig sein, können leicht zu biegen sein und/oder können sich leicht deformieren. Jedoch sind plastisch deformierbare Materialien im Allgemeinen nicht sehr federnd und/oder elastisch. Viel mehr neigen plastische deformierbare Materialien dazu, eine neue Form oder Position beizubehalten, wenn diese dem Druck, einer dehnenden und/oder einer anderen deformierenden Kraft ausgesetzt wurden.
In 1 ist eine schematische Blockansicht einer beispielhaften Prozessanordnung für IC's dargestellt, die ein formtreues Immersionlithographiesystem 10 beinhaltet, das zur Abbil dung eines Musters auf eine Scheibe 12 oder ein Gebiet davon verwendet wird. Das System 10 kann beispielsweise ein Belichtungssystem mit wiederholter Einzelbildbelichtung oder ein Belichtungssystem mit wiederholter Abtastbelichtung sein, kann jedoch auch ein anderes System sein. Das System 10 umfasst eine Strahlungsquelle (beispielsweise Lichtquelle) zum Zuführen von Lichtenergie 16 in Richtung auf eine Photomaske 18 (die manchmal auch als Maske oder Retikel bezeichnet wird). Die Lichtenergie 16 kann beispielsweise eine Wellenlänge im tiefen Ultraviolettbereich (beispielsweise ungefähr 248 nm oder ungefähr 193 nm) besitzen, oder eine Vakuumultraviolett- (VUV) Wellenlänge (beispielsweise ungefähr 157 nm), obwohl auch andere Wellenlängen (beispielsweise Wellenlängen im äußersten Ultraviolettbereich) möglich sind und im Bereich der Erfindung liegend, wie sie hierin beschrieben und beansprucht ist, betrachtet werden.
Die Maske 18 blockiert selektiv Lichtenergie 16, so dass ein Lichtenergiemuster 20, das durch die Maske 18 definiert ist, in Richtung auf die Scheibe 12 übertragen wird. Ein Abbildungssubsystem 22, etwa eine Einzelbildbelichteranordnung oder eine Abtasteranordnung lenkt sequenziell das Energiemuster 20, das durch die Maske 18 gestrahlt wird, auf eine Reihe von gewünschten Positionen auf der Scheibe 12. Das Abbildungssubsystem 22 kann eine Reihe von Linsen und/oder Reflektoren zur Verwendung bei der Größenreduzierung und Lenkung des Energiemusters 20 in Richtung auf die Scheibe 12 in Form eines abbildenden (oder Belichtungs-) Lichtenergiemusters 24 aufweisen.
Das Abbildungsmuster 24 (oder Belichtungsmuster) wird von dem Abbildungssubsystem 22 durch ein formtreues Immersionsmedium 26, das hierin einfach auch als ein Immersionsmedium 26 bezeichnet wird) übertragen. Das formtreue Immersionsmedium 26 weist in einer Ausführungsform einen Brechungsindex (n) von ungefähr 1,0 bis 1,5 bei der Belichtungswellenlänge auf, kann jedoch einen größeren Index aufweisen, wie dies nachfolgend beschrieben ist. In einer Ausführungsform ist der Brechungsindex des formtreuen Immersionsmediums größer als 1,0, aber kleiner als ein Brechungsindex einer letzten Linse 32 (2 bis 5) des Abbildungssubsystems 22. In einer weiteren Ausführungsform ist der Brechungsindex des formtreuen Immersionsmediums mit dem Brechungsindex der letzten Linse 32 des Abbildungssubsystems 22 so verknüpft, dass eine Anpassung oder eine Annäherung an den Brechungsindex der letzten Linse 32 gegeben ist. In vielen konventionellen IC-Bearbeitungsanordnungen besitzt die letzte Linse des Abbildungssubsystems 22 einen Brechungsindex von ungefähr 1,4 bis 1,7. Daher kann der Brechungsindex des Immersionsmediums 26 in einer Ausführungsform ungefähr 1,0 bis ungefähr 1,7 betragen.
Das formtreue Immersionsmedium 26 ist vorzugsweise bei der Belichtungswellenlänge durchlässig, und zwar mit einem Durchlässigkeitsanteil von ungefähr 95% oder höher bei der Belichtungswellenlänge.
Wie nachfolgend detaillierter erläutert ist, kann die Scheibe 12 auf einer Scheibenhalterung 28 montiert werden, die zum Positionieren der Scheibe 12 in Bezug auf das Abbildungssubsystem 22 bewegt werden kann. Ein Steuersystem 30 kann verwendet werden, um Komponenten und Funktionen des Immersionslithographiesystems 10 einschließlich beispielsweise des Positionierens der Scheibe 12 im Verhältnis zur letzten Linse 32 des Abbildungssubsystems 22 zu steuern. Beispielsweise kann die Linse 32 eine optische Achse aufweisen und die Scheibe 12 kann in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse und/oder entlang der optischen Achse bewegt werden, um einen Abstand zwischen der Linse 32 und der Scheibe 12 zu variieren.
Ferner ist in 2 die Scheibe 12 mit einer Photolackschicht 34, die darauf angeordnet ist, gezeigt. Abhängig von den auf der Scheibe 12 herzustellenden Bauelementen und dem Bearbeitungsstatus der Scheibe kann die Scheibe 12 mehrere Schichten (beispielsweise ein Substrat, eine oder mehrere dielektrische Schichten, eine oder mehrere Polysiliziumschichten, eine oder mehrere Zwischenschichtdielektrika, etc.) und/oder Struktur aufweisen, die bis zum aktuellen Prozess gebildet sind (beispielsweise dotierte Potentialwannen, Source/Drain-Gebiete, Gatestapel, Abstandshalter, Kontakte, etc.). Der Lack 34 kann beispielsweise strahlungsempfindliches Material sowie optionale Unterschichten, etwa eine Grundierungsschicht, eine untenliegende antireflektierende Schicht (BARC), eine antireflektierende Schicht (ARC) usw. aufweisen.
In der Ausführungsform aus 2 ist auf oder über dem Photolack 34 das formtreue Immersionsmedium 26 angeordnet. Das formtreue Immersionsmedium 26 kann als eine Schicht abgeschieden werden. Das formtreue Immersionsmedium 26 kann so abgeschieden werden, dass, wenn die Linse 32 mit dem formtreuen Immersionsmedium 26 zur Belichtung des Lacks 34 in Kontakt gebracht wird, das formtreue Immersionsmedium 26 eine Dicke aufweist, die größer ist als die Kohärenzlänge der Belichtungsquelle. In einer Ausfüh rungsform beträgt die Dicke ungefähr 1 mal bis ungefähr 20 mal die Belichtungswellenlänge und in einer weiteren Ausführungsform beträgt die Dicke das fünffache bis ungefähr das zehnfache der Belichtungswellenlänge. Wie nachfolgend erläutert ist, kann das formtreue Immersionsmedium 26 einer kompressiven Kraft ausgesetzt werden, wenn die Linse 32 und die Scheibe 12 zur Belichtung des Lacks 34 näher zusammengebracht werden.
Das formtreue Immersionsmedium 26 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein. Beispielhafte Materialklassen für das formtreue Immersionsmedium 26 beinhalten Glase, Gelatinen, silikonbasierte Materialien, Hydrogele, fluorinierte Materialien und Mischungen dieser Materialien (beispielsweise fluoriniertes Silikon). Gewisse Polymere und Kohlenwasserstoffe können ebenso geeignet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Nennung spezieller Materialien und/oder Materialklassen nicht als einschränkend betrachtet werden sollte, da viele Materialien, die die hierin beschriebenen Eigenschaften aufweisen als das formtreue Immersionsmedium 26 dienen können.
Glase enthalten im Allgemeinen auf Quarz basierendes keramisches Material, das eine amorphe Struktur aufweist. Glase werden üblicherweise als unterkühlte Flüssigkeiten mit äußerst hoher Viskosität betrachtet, so dass sie die Erscheinungsform und die Eigenschaften eines Festkörpers aufweisen. In vielen Fällen besitzen Glase eine nahezu 100%ige elastische Wiederherstellung der Form.
Gelantine sind im Allgemeinen eine Mischung aus Proteinen und können stark hydrophil sein (beispielsweise können diese bis zu das zehnfache ihres Gewichts an Wasser absorbieren). Gelantine können reversible Gele mit relativ hoher Festigkeit und Viskosität bilden. Ein Gel ist ein Kolloid, in welchem eine Dispersionsphase mit einer kontinuierlichen Phase kombiniert ist, um ein viskoses geleeartiges Produkt zu bilden. Beispielsweise können ungefähr 2% Gelantine im Wasser verwendet werden, um ein steifes Gel zu bilden.
Materialien auf Silikonbasis sind Materialien die eine große Gruppe aus Siloxan-Polymeren auf der Grundlage einer Struktur besitzen, die aus abwechselnd Silizium- und Sauerstoffatomen mit diversen organischen Radikalen bestehen, die an dem Silizium anhaften. Das Silikon kann optional vernetzt sein mit einem freien Radikalinitiator. Ferner kann das Silikon fluoriert sein. Geeignete silikonbasierte Materialien können beispielsweise beinhalten: Silikonacrylat, das einen Brechungsindex von ungefähr 1,47 aufweist, Fluoro-Silikon-Acrylat, das einen Brechnungsindex von ungefähr 1,45 aufweist. Hybridzusammensetzung aus organischen Material/Silikon können ebenso verwendet werden, etwa bis-Phenylpropyldimethicon oder Phenyltrimethicon.
Ein Hydrogel ist ein Polymermaterial, das die Fähigkeit hat, in Wasser aufzuquellen und einen merklichen Anteil (beispielsweise größer als 20%) des Wassers in seiner Struktur zu halten, das sich aber in Wasser nicht auflöst. Hydrogele bilden einen Gleichgewichtszustand mit Wasser aus und behalten diesen bei. In dieser Definition ist eine große Bandbreite an natürlichen Materialien sowohl pflanzlichen als auch tierischen Ursprungs, Materialien, die durch Modifizieren natürlich auftretender Strukturen hergestellt werden und synthetischer Polymermaterialien enthalten. Hydrogele werden häufig bei der Herstellung von Kontaktlinsen eingesetzt. In einer Ausführungsform ist ein geeignetes Hydrogel ein vernetztes Polyalkylenoxid. Kommerziell verfügbare wasseraufquellbare Polyethylenoxide zur Verwendung in einem derartigen Hydrogel umfassen POLYOX WSR-205 von Union Carbide und ALKOK von Meisei Chemical Works. Ein weiteres geeignetes Hydrogel ist ein vernetztes Polyacrylamidhydrogel, etwa POLYFLOC AP 1142 von Betz Dearborn, Abteilung Hercules, Inc. Eine weitere Erläuterung von Hydrogelen kann beispielsweise in der PCT-Anmeldung WO 02/41040 A2 gebunden werden, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingeschlossen ist.
Zusätzlich zu den formtreuen Eigenschaften, die bislang erläutert sind, kann das formtreue Immersionsmedium 26 kompressibel sein, so dass es sich deformiert, wenn Druck auf das Immersionsmedium 26 ausgeübt wird. Die komprimierbare Natur des Materials kann elastisch oder plastischen Charakters sein. In einer Ausführungsform kann die Komprimierbarkeit des Immersionsmediums 26 aber helfen, das Vorhandensein von Lufthohlräumen oder Gashohlräumen oder anderen Hohlräumen an der Grenzfläche zwischen dem Immersionsmedium 26 und der Scheibe 12, an der Grenzfläche zwischen dem Immersionsmedium 26 und der Linse 32 und innerhalb des Immersionsmediums 26 zu vermeiden. Ohne auf eine Theorie eingeschränkt sein zu wollen, wird angenommen, dass die kompressive Kraft Bläschen und/oder Gashohlräume aus dem Strahlungsweg des Belichtungsmusters 24 herausdrücken kann und/oder in den gelösten Zustand innerhalb des Immersionsmediums 26 überführen kann. In diesem Sinne kann das Immersionsmedium 26 weich bzw. anschmiegsam, um einen engen Kontakt mit der Scheibe 12 und der Linse 32 zu ermöglichen.
In einer Alusführungsform kann das Immersionsmedium 26 eine relativ hohe Oberflächenenergie oder andere kohäsive Kräfte aufweisen, so dass das Spalten des Immersionsmediums 26 wenig wahrscheinlich ist und so dass das Immersionsmedium 26 nur eine geringe Wahrscheinlichkeit besitzt, vollständig oder teilweise (beispielsweise durch Zurücklassen eines Rests) an der Scheibe 12 zur Linse 32 oder von der Linse 32 zur Scheibe 12 überzugehen. In einem ersten beispielhaften Lithographieprozess mit einem formtreuen Immersionsmedium wird die Scheibe 12 so präpariert, wie in 2 gezeigt ist (beispielsweise mit der Photolackschicht 34, die auf der Scheibe 12 ausgebildet ist, und wobei das formtreue Immersionsmedium 26 auf der Photolackschicht 34 ausgebildet ist). Unter Anwendung konventioneller Justierverfahren wird die Scheibe 12 mit dem Lack 34 und dem formtreuen Immersionsmedium 26 in Bezug auf die optische Achse der Linse 32 durch Bewegen der Scheibenhalterung 28 (1) justiert.
Danach können, wobei ferner auf 3 verwiesen wird, die Linse 32 und das formtreue Immersionsmedium 26 in engen Kontakt miteinander gebracht werden. Beispielsweise kann die Scheibenhalterung 28 näher an die Linse 32 herangeführt werden, und/oder die Linse 32 kann näher an die Scheibe 12 herangeführt werden. Bei Kontakt der Linse 32 mit dem formtreuen Immersionsmedium 26 kann eine zusätzliche Bewegung der Scheibenhalterung 28 und/oder der Linse 32 ausgeführt werden, um einen deformierenden Druck auf das formtreue Immersionsmedium 26 auszuüben. Wie beschrieben und dargestellt ist, kann dieser Druck zu einer gewissen Deformation des formtreuen Immersionsmediums 26 führen.
Danach kann der Photolack 34 mit dem Belichtungsmuster 24 belichtet werden und während einer derartigen Belichtung durchläuft das Belichtungsmuster 24 das formtreue Immersionsmedium 26. Es sollte beachtet werden, dass lediglich ein Teil des Photolacks 34, etwa ein Teil, der einem einzelnen Chipgebiet auf der Scheibe 12 entspricht, während einer gewissen Zeit gegebenenfalls belichtet wird. Daher kann nach der Belichtung mittels des Belichtungsmusters 24 das formtreue Immersionsmedium 26 von der Linse 32 abgekoppelt werden (beispielsweise durch Bewegen der Scheibenhalterung 28 und/oder der Linse 32). Die Scheibe 12 mit dem Photolack 34 und dem formtreuen Immersionsmedium 26 kann erneut in Bezug auf die optische Achse der Linse 32 justiert werden, und das formtreue Immersionsmedium 26 und die Linse 32 werden erneut miteinander in der zuvor beschrie benen Weise in Kontakt gebracht. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis jeder Teil des Photolacks 34, der zu belichten ist, belichtet ist.
Mit zusätzlicher Bezugnahme zu den 4 und 5 wird nunmehr ein zweiter anschaulicher Lithographieprozess mit formtreuem Immersionsmedium beschrieben. In den zweiten anschaulichen Lithographieprozess mit formtreuem Immersionsmedium wird die Scheibe 12 vorbereitet, wie in 4 gezeigt ist (beispielsweise mit der Photolackschicht 34, die auf der Scheibe 12 gebildet ist). Des weiteren wird die Linse 32 präpariert, indem das formtreue Immersionsmedium 26 auf der Linse 32 angebracht, damit verbunden oder anderweitig abgeschieden wird. Abhängig von der Orientierung der Linse 32 kann das formtreue Immersionsmedium 26 durch Schwerkraft, durch Haftung, durch statische Aufladung, durch Hafteigenschaften (beispielsweise durch Aufbringen eines optischen Haftmittels zwischen der Linse 32 und dem formtreuen Immersionsmedium 26) oder durch andere geeignete Verfahren in Position gehalten werden.
Danach wird die Scheibe 12 mit dem Photolack 34 in Bezug auf die optische Achse der Linse 32 unter Anwendung konventioneller Justierverfahren (beispielsweise durch Bewegen der Scheibenhalterung 28) justiert. Das formtreue Immersionsmedium 26 und die Photolackschicht 34 werden in engen Kontakt miteinander gebracht. Beispielsweise kann die Scheibenhalterung 28 näher an die Linse 32 und/oder die Linse 32 kann näher an die Scheibe 12 herangeführt werden. Bei Kontakt des formtreuen Immersionsmediums 26 und der Photolackschicht 34 kann eine weitere Bewegung der Scheibenhalterung 28 und/oder der Linse 32 ausgeführt werden, um einen deformierenden Druck auf das formtreue Immersionsmedium 26 auszuüben. Wie beschrieben, kann dieser Druck zu einer gewissen Deformation des formtreuen Immersionsmediums 26 führen.
Anschließend wird der Photolack 34 mittels des Belichtungsmusters 24 belichtet und während einer derartigen Belichtung durchläuft das Belichtungsmuster 24 das formtreue Immersionsmedium 26. Es sollte beachtet werden, dass lediglich ggf. ein Teil des Photolacks 34, etwa ein Teil, der einem einzelnen Chipgebiet auf der Scheibe 12 entspricht, pro Zeiteinheit belichtet wird. Daher kann nach dem Belichten mit dem Belichtungsmuster 24 das formtreue Immersionsmedium 26 von dem Photolack 34 entkoppelt werden (beispielsweise durch Bewegen der Scheibehalterung 28 und/oder der Linse 32). Die Scheibe 12 mit dem Photolack 34 kann in Bezug auf die optische Achse der Linse 32 erneut justiert werden, und das formtreue Immersionsmedium 26 und die Photolackschicht 34 können erneut miteinander in der zuvor beschriebenen Weise in Kontakt gebracht werden. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis jeder zu belichtende Teil des Photolacks 34 belichtet ist.
Es sollte beachtet werden, dass diverse Modifizierungen an den vorhergehenden lithographischen Verfahren durchgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise kann die erneute Justierung der Scheibe 12 in Bezug auf die optische Achse der Linse 32 durchgeführt werden, ohne dass die Linse 32 und das formtreue Immersionsmedium 26 oder das formtreue Immersionsmedium 26 und die Photolackschicht 34 voneinander entkoppelt werden.
Das formtreue Immersionsmedium 26 kann einen höheren Brechungsindex für ein Medium bieten, das von dem Belichtungsmuster durchlaufen wird, als dies konventioneller Weise in der trocknen lithographischen Lithographie von Immersionslithographieprozessen mit fließbaren Flüssigkeiten der Fall ist. Es wird angenommen, dass je näher der Brechungsindex für das Immerersionsmedium an dem Brechungsindex der Linse 32 liegt, desto besser die Auflösung der Belichtung für die Photolackschicht 34 ist.
Ferner können nicht fließbare Immersionsmedien, etwa das formtreue Immersionsmedium 26, wie es hierin beschrieben ist, besser steuerbar sein als fließbare Immersionsmedien. Beispielsweise kann der Brechungsindex innerhalb des Volumens des Immersionsmediums, durch das das Belichtungsmuster 24 läuft, gleichförmiger sein als in fließbaren Immersionsmedien. Auch ist die Wahrscheinlichkeit für eine Bläschenbildung in dem formtreuen Immersionsmedium 26 geringer als in Immersionsmedien in Form fließbarer Flüssigkeiten. Zu beachten ist, dass Bläschen, die sehr klein sind in Bezug auf die Belichtungswellenlänge (beispielsweise hundert mal kleiner) toleriert werden können, da derartig kleine Bläschen nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Bilderzeugung ausüben. In der Immersionslithographie mit fließbaren Flüssigkeiten kann eine wiederholte Belichtung des gleichen Immersionsmediums zur Ausbildung von Bläschen mit Größen führen, die relativ groß sind im Vergleich zur Belichtungswellenlänge.
Zusammengefasst kann man feststellen, dass die Verwendung eines formtreuen Immersionsmediums anstelle eines fließbaren Immersionsmediums die Einführung der Flüssig keitseigenschaften des fließbaren Immersionsmediums in den Immersionslithographieprozess vermeidet, wodurch eine Abbildung mit geringen Verzerrungen möglich ist. Ferner können auch Vorteile, die mit Immersionslithographie verknüpft sind, realisiert werden, wozu beispielsweise eine effektive Wellenlängenreduktion und eine effektive Erhöhung der numerischen Apertur zählen.
In einer Ausführungsform ist das formtreue Immersionsmedium 26 für kurzzeitigen Betrieb gedacht. Beispielsweise wird das formtreue Immersionsmedium 26 für die Belichtungen eingesetzt, die mit einer speziellen Maske 18 und einer Scheibe 12 verknüpft sind. Anschließend wird das formtreue Immersionsmedium 26 von der Scheibe 12 für die weitere Bearbeitung der Scheibe 12 entfernt (beispielsweise Entwicklung des Photolacks 34 und/oder Bearbeitung einer Scheibenschicht, die unter dem Photolack 34 liegt) oder von der Linse 32 entfernt und durch ein neues formtreues Immersionsmedium 26 ersetzt. Wenn das formtreue Immersionsmedium 26 zuerst auf oder über der Photolackschicht 34 abgeschieden wird, ist es möglich, dass jeder Bereich des formtreuen Immersionsmediums 26 mit dem Belichtungsmuster 24 nur einmal belichtet wird. Wenn das formtreue Immersionsmedium 26 zunächst mit der Linse 32 in Kontakt kommt, kann das formtreue Immersionsmedium 26 mit dem Belichtungsmuster 24 mehrere Male belichtet werden, aber nicht mit so vielen Wiederholungen, dass eine Bläschenbildung einsetzt oder Ungleichförmigkeiten im Brechungsindex entstehen. Daher können in einigen Fällen die Belichtungen, die mit mehreren Masken oder Scheiben verknüpft sind, mit dem gleichen formtreuen Immersionsmedium 26 durchgeführt werden, das auf der Linse 32 aufgebracht ist. In einer Ausführungsform kann das formtreue Immersionsmediummaterial, das von der Scheibe 12 oder der Linse 32 entfernt wird, wiedergewonnen, gereinigt und/oder erneut durch einen Aufbereitungsprozess verwendet werden.
Da das formtreue Immersionsmedium 26 lediglich für eine begrenzte Anzahl an Belichtungen eingesetzt wird, und da die Belichtungsstrahlung entsprechend begrenzt ist, wird angenommen, dass die Bläschenbildung, die die Bilderzeugung beeinflussen würde und/oder die Einführung von Kontaminationsstoffen in das Immersionsmedium minimiert werden kann. Als Folge davon kann ein Bild mit hoher Auflösung und Qualität auf die Photolackschicht 34 übertragen werden.
In einer Ausführungsform kann vor der Belichtung mit dem Belichtungsmuster 24 das formtreue Immersionsmedium 26 geprüft werden, um zu bestimmen, ob das formtreue Immersionsmedium 26 in einem akzeptablen Zustand ist. Beispielsweise kann das formtreue Immersionsmedium 26 im Hinblick auf die Gleichförmigkeit des Brechungsindex des formtreuen Immersionsmediums 26 geprüft werden, wobei beispielsweise interferometische Verfahren verwendet werden, wie sie detaillierter in der anhängigen US-Patentanmeldung 10/628,021 beschrieben sind, die am 25. Juli 2003 eingereicht wurde, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in der Gesamtheit mit eingeschlossen ist. Das formtreue Immersionsmedium 26 kann ferner im Hinblick auf das Vorhandensein von Fremdkörpern (beispielsweise Substanzpartikel oder Bläschen) untersucht werden, wobei beispielsweise eine Detektoranordnung verwendet wird, um Licht zu erkennen, das von einem Testlaser ausgesandt und von dem Fremdkörper gestreut wird, wie dies detaillierter in der anhängigen US-Patentanmeldung 10/638,927 beschrieben ist, die am 11. August 2003 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit eingeschlossen ist.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben sind, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung ihren Schutzbereich nicht darauf eingeschränkt ist, sondern dass alle Änderungen, Modifizierungen und Äquivalente enthalten sind, die innerhalb des Grundgedankens und den Begriffen der angefügten Patentansprüche liegen.

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30: Steuerungssystem
14: Lichtquelle
18: Maske/Retikel
22: Abbildungssubsystem
12: Scheibengebiet
28: Scheibenhalterung

Zusammenfassung
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Anwendung eines lithographischen Systems (10) mit einer Linse (32), von der ein Belichtungsmuster (24) ausgesendet wird, wird bereitgestellt. Ein formtreues Immersionsmediuim (26) wird zwischen einer Photolackschicht (34) und der Linse angeordnet. Die Photolackschicht, die über eine Scheibe angeordnet ist, und die Linse werden in engen Kontakt mit dem formtreuen Medium gebracht. Der Photolack kann mit dem Belichtungsmuster so belichtet werden, dass das Belichtungsmuster durch das formtreue Immersionsmedium läuft.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Anwendung eines lithographischen Systems (10) mit einer Linse (32), von der ein Belichtungsmuster (24) ausgesendet wird, mit: Bereitstellen einer Scheibe (12) und einer Photolackschicht (34), die über der Scheibe angeordnet ist; Positionieren eines formtreuen Immersionsmediums (26) zwischen der Photolackschicht und der Linse; und Belichten der Photolackschicht mit dem Belichtungsmuster, wobei das Belichtungsmuster durch das formtreue Immersionsmedium läuft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Positionieren des formtreuen Immersionsmediums Beschichten der Photolackschicht und/oder der Linse mit dem formtreuen Immersionsmedium umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Positionieren zu einem engen Kontakt der Photolackschicht und/oder der Linse mit dem formtreuen Immersionsmedium führt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner umfasst: Ausüben eines deformierenden Druckes auf das formtreue Immersionsmedium mittels der Linse.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bewegen der Scheiben und/oder der Linse so, dass die Linse und die Photolackschicht in engen Kontakt mit dem formtreuen Immersionsmedium sind.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst: erneutes Positionieren der Scheibe in Bezug auf die Linse durch Entkoppeln der Photolackschicht oder der Linse von dem formtreuen Immersionsmedium, Bewegen der Scheibe und/oder der Linse latteral in Bezug auf die Scheibe bzw. die Linse und erneutes Herstellen des engen Kontakts der Linse und der Photolackschicht mit dem formtreuen Immersionsmediuim; und erneutes Belichten der Photolackschicht mit dem Belichtungsmuster, wobei das Belichtungsmuster durch das formtreue Immersionsmedium läuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Brechungsindex des formtreuen Immersionsmediums ungefähr 1,0 bis ungefähr 1,5 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das formtreue Immersionsmedium aus einem Hydrogel und/oder einem Glas und/oder einer Gelantine und/oder einem Material auf Silikonbasis hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Anwendung eines lithographischen Systems (10) mit einer Linse (32), von der ein Belichtungsmuster (24) ausgesendet wird, mit: Bereitstellen einer Scheibe (12) und einer Photolackschicht (34), die über der Scheibe angeordnet ist; in engen Kontaktbringen der Linse und der Photolackschicht mit einem formtreuen Immersionsmedium (26), wobei das formtreue Immersionsmedium zwischen der Linse und der Photolackschicht angeordnet ist; und Belichten der Photolackschicht mit dem Belichtungsmuster, wobei das Belichtungsmuster durch das formtreue Immersionsmedium läuft.
Lithographiesystem (10) mit: einer Linse (32) einer lithographischen Abbildungsanordnung (22); einer Scheibe (12) mit einer Photolackschicht (34), die über der Scheibe angeordnet ist; und einen formtreuen Immersionsmedium (26), das zwischen der Linse und der Photolackschicht angeordnet ist und in engen Kontakt mit der Photolackschicht und der Linse ist.
Lithographisches System nach Anspruch 10, wobei die Linse einen deformierenden Druck auf das formtreue Immersionsmedium während des Belichtens der Photolackschicht ausübt.
Lithographisches System nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei ein Brechungsindex des formtreuen Immersionsmediums ungefähr 1,0 bis ungefähr 1,5 beträgt.
Lithographisches System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das formtreue Immersionsmedium aus Hydrogel und/oder aus Glas und/oder aus Gelantine und/oder aus einem Material auf Silikonbasis hergestellt ist.
Lithographisches System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Linse und/oder die Scheibe bewegbar sind, um damit den engen Kontakt herzustellen.
Lithographisches System nach Anspruch 10 bis 14, wobei die lithographische Abbildungsanordnung ein Belichtungsmuster (24) von der Linse aussendet und das Belichtungsmuster das formtreue Immersionsmedium zum Belichten der Photolackschicht durchläuft.