DD144690A1

DD144690A1 - Einrichtung zur kompensation der chromatischen laengsabweichung eines projektionsobjektives

Info

Publication number: DD144690A1
Application number: DD21401579A
Authority: DD
Inventors: Rainer Dastis
Original assignee: Rainer Dastis; Hesse Rainer; Klingenfeld Dietmar; Seide Wolfgang
Priority date: 1979-07-02
Filing date: 1979-07-02
Publication date: 1980-10-29
Also published as: DE3022606A1; GB2054181A

Description

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Titel der Erfindung;

Einrichtung zur Kompensation der chromatischen Längsabweichung eines Projektionsobjektives ·.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Im fotolithografischen Prozeß zur Herstellung von Halbleiterbauelementen steht die Aufgabe, Strukturen einer Schablone mittels Projektionsobjektiv auf eine mit Fotoresist beschichtete Halbleiterscheibe zu übertragen. Zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes nach der Planartechnologie gehören mehrere Schablonen, deren Strukturen nach den dazwischenliegenden technologischen Schritten zur Halbleiterscheibe justiert und fotolithografisch übertragen werden.

Die Justierung der Schablone zur Halbleiterscheibe, auch Uberdeckung genannt, erfolgt nach visueller Beobachtung oder automatisch bei einer Wellenlänge, die den Fotoresist auf der Halbleiterscheibe nicht belichtet. Im konkreten Anwendungsfall erfolgt die Beobachtung mit dem Licht der Quecksilberlinie d (54S mn). Die Belichtung des Fotoresists erfolgt nach der Überdeckung bei Wellenlängen-unter 450 mn.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der 1 : 1 Projektionslithografie zur komplexen Strukturübertragung werden Objektive eingesetzt, bei denen die Schnittweiten für die Belichtungs- und Beobachtungswellenlängen gleich sind (DAS 1303704). Die Nach-

teile dieser Objektive sind bekannt, da infolge chromatischer Aberration das Auflösungsvermögen des Bildes zur Strukturierung der Halbleiterscheibe herabgesetzt wird. Für die Projektionslithografie mit Strukturbreiten um 1 /um ist es notwendig, die Halbleiterscheibe schrittweise zu strukturieren und ein Obj ektiv mit einem Abbildungsmaßstab β¹ ^ 1 einzusetzen. Um eine optimale Bildqualität für die Strukturübertragung zu erhalten, sind die Projektionsobjektive nur für die Belichtungswellenlänge zu korrigieren. (DOS 27 07 477) Dadurch muß die Überdeckung bei der gleichen Wellenlänge wie die Belichtung erfolgen und bei der Verwendung von Positivresists werden die Marken, die zur Überdeckung dienen, belichtet und in dem nachfolgenden Ätzprozeß zerstört (DOS 24 31 960). Sine Regenerierung der Überdeckungsmarken nach jeder Belichtung wird erforderlich. Die neuen Überdeckungsmarken werden einen Versatz zur Halbleiterstruktur in der Größe der Überdeckungsgenauigkeit des Gerätes haben, so daß sich der Überdeckungsfehler mit jedem Belichtungsprozeß vergrößert.

Pur die Prazisionslithografie ist es erforderlich, daß nach denselben, prozeßstabilen Marken justiert wird und das Objektiv ein hohes Auflösungsvermögen für die Strukturierung der Halbleiterscheibe hat. Diese Bedingung wird durch ein Abbildungssystem erfüllt, welches die Schnittweitendifferenz zwischen Belichtungs- und Beobachtungswellenlänge durch eine Kompensationsglasplatte im Belichtungsstrahlengang ausgleicht (Jenaer Rundschau 1979/Heft 2). Der Itfachteil dieser technischen Lösung liegt darin, daß man eine größere Anzahl von Kompensationsglasplatten benötigt und trotzdem nicht jeden erforderlichen Überdeckungsmarkenabstand einstellen kann.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Schnittweitendifferenz zwischen der zur Strukturübertragung von äev Schablone auf die Halbleiterscheibe verwendeten Belichtungswellen-

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länge (aktinisches Licht) und der zur Beleuchtung der Justiermarken verwendeten Überdeckungswellenlänge (anaktinisches Licht) so auszugleichen, daß das maximal mögliche Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs genutzt werden kann und gleichzeitig eine schnelle und kontinuierliche Anpassung an verschiedene Überdeckungsmarkenabstände zur günstigen Ausnutzung der Halbleiterscheibe erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine entsprechende Einrichtung zu schaffen, welche in der schrittweisen Projektionslithografie zur Kompensation der chromatischen Längsabweichung des Projektionsobjektivs geeignet ist. Die Einrichtung soll relativ einfach aufgebaut sein und eine Anpassung an verschiedene Lagen der Überdeckungsmarken ohne Eingriff in das Gerät bzw. ohne ein Auswechseln von optischen Bauelementen ermöglichen. Die Lösung besteht darin, daß zwischen der Schablone und dem Projektionsobjektiv im Strahlengang für das anaktinische Licht mindestens zwei reflektierende Flächen enthalten sind. Durch Ablenkung des Überdeclcungsstrahlenganges wird somit das Überdeckungsmarkenbild in die Bildebene der Strukturen gelegt.

Die reflektierenden Flächen können durch Spiegel realisiert sein. Ss ist jedoch günstiger, Prismen zu verwenden, welche in einem möglichst geringen Abstand zu den Überdeckungsmarken der Schablone anzuordnen sind. Eine besonders günstige Variante ergibt sich durch den Einsatz von Rhomboidprismen. Eine der reflektierenden Flächen kann dabei teilreflektierend ausgelegt sein. Die Spiegel oder Prismen werden zwecks Anpassung an die verschiedenen Lagen der Überdeckungsmarken auf einem verschiebbaren Träger befestigt.

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AusfUhrungsbeispiel 1

Eine Einrichtung zur Kompensation der chromatischen Längsabweichung ist in der Figur 1 dargestellt. Die Schablone 1 trägt die Strukturen 1.1, die auf die HaIbleiterscheibe 3 über das Projektionsobjektiv 2 mit aktinischem Licht 4 übertragen werden sowie die Überdekkungsmarken 1.2. Die Hellfeldauflichtbeleuchtung der Überdeckungsmarken erfolgt mit anaktinischem Licht 5 über den Selektivspiegel 6. Die Abbildung der Überdekkungsmarken 3·2 der Halbleiterscheibe 3 in die Überdekkungsmarken 1.2 erfolgt mittels Projektionsobjektiv über die reflektierenden Flächen 7.1, 7.2 des Ablenkelementes 7, welches als Prisma ausgeführt sein kann. Mit dem Objektiv 8 werden die Überdeckungsmarken 3.2 und 1.2 auf eine nicht dargestellte Einrichtung zur Ermittlung des Überdeckungszustandes abgebildet. Die Elemente 6, 7, 8 befinden sich auf einem gemeinsamen verschiebbaren Träger. Damit kann der optimale Justiermarkenabstand eingestellt werden. Diese Ausführung gestattet eine einfache Unterscheidung der Überdeckungsmarken.

Ausführungsbeispiel 2

Eine weitere Einrichtung zur Kompensation der chromatischen Längsabweichung ist in Figur 2 dargestellt.

Analog Fig. 1 trägt die Schablone 1 die Strukturen 1.1, die auf die Halbleiterscheibe 3 über das Projektionsobjektiv 2 mit aktinischem Licht 4 übertragen werden sowie die Überdeckungsmarken 1.2. Diese "Marken 1.2 werden mit anaktinischem Licht über die reflektierenden Flächen 9.1, 9.2 und das Projektionsobjektiv 2 auf die Halbleiterscheibe 3 abgebildet. Die Fläche 9.1 ist hier teilreflektierend ausgelegt. Die Rückabbildung des Bildes der Überdeckungsmarken 1.2' und die Abbildung der Überdeckungsmarken 3.2 der Halbleiterscheibe 3 erfolgt mittels Projektionsobjektiv 2 über die reflektierende Fläche 9.2 und durch die teilreflektierende Fläche 9*1

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hindurch in die Bildebene 10. Mit Hilfe des Objektivs werden die Überdeckungsmarkenbilder 1.2" und 3·2· auf eine nicht dargestellte Einrichtung zur Ermittlung des Überdeckungszustandes abgebildet. Die Elemente 8, 9 befinden sich wieder auf einem gemeinsamen verschiebbaren Träger. Diese Ausführung ist vorteilhaft für den optiach-mechanischen Aufbau des Überdeckungssystems.

Claims

Erf indungsansp ruch

1. Einrichtung zur Kompensation der chromatischen Längsabweichung eines Projektionsobjektivs für die Justierung einer Strukturen und Überdeckungsmarken enthaltenen Schablone bezüglich einer ebenfalls Überdeckungsmarken aufweisenden Halbleiterscheibe unter Verwendung von anaktinischem Licht zur Beleuchtung der überdeckungsmarken und aktinischem Licht für die Strukturübertragung auf die Halbleiterscheibe mittels schrittweiser Projektionslithografie, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schablone (1) und dem Projektionsobjektiv (2) im Strahlengang für das anaktinische Licht (5) mindestens zwei reflektierende Flächen (7.1; 7.2) angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen durch Spiegel oder Prismen realisiert sind, welche zu den Überdeckungsmarken der Schablone (1.2) einen möglichst geringen Abstand besitzen.
3. Einrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rhomboidprismen eingesetzt sind.
4. Einrichtung nach Punkt 1, 2 oder 3j dadurch gekennzeichnet, daß eine der reflektierenden Flächen teilreflektierend ist.
5. Einrichtung nach Punkt 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen auf einem verschiebbaren Träger angebracht sind.

Hierzu J2, Seiten Zeichnungen