DE102004019346A1

DE102004019346A1 - Blende, Belichtungsapparat und Verfahren zum Steuern der Blende in dem Belichtungsapparat

Info

Publication number: DE102004019346A1
Application number: DE200410019346
Authority: DE
Inventors: Gary Bratt; Martin Dr. Verhoeven; Andre Leschok
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Eine Blende (1) für einen Belichtungsapparat (2) zur Projektion eines Musters in eine photoempfindliche Schicht auf einem Halbleitersubstrat (116), das in einer Bildebene des Belichtungsapparates (2) eingebracht ist, umfasst ein Substrat (40) mit einer Oberfläche (44) für die Reflexion eines einfallenden Lichtstrahls (100). In der Oberfläche (44) sind Elemente (41, 42) vorzugsweise matrixförmig angeordnet. Die Elemente (41, 42) weisen eine Reflexionseigenschaft auf. Die Reflexionseigenschaft, insbesondere der Reflexionsgrad, wird durch eine mit den Elementen (41, 42) elektrisch verbundene Steuereinheit (48) gesteuert. Die Blende ist in dem Belichtungsapparat (2) in einer Fourier-Ebene (50) zu dem Muster (98) einer zu übertragenden Photomaske (96) angeordnet. Die aus einer Simulation erhaltene, von dem Muster (98) abhängige Intensitätsverteilung des Lichtstrahls in der Fourier-Ebene (50) dient als Eingabeinformation für die Bildung des Reflexionsmusters für die Blende (1). Dadurch entfällt der aufwändige Wechel von konventionellen Blenden und die Flexibilität in der Wahl von Blendenformen und -typen wird erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blende für einen Belichtungsapparat zur Projektion eines Musters in eine photoempfindliche Schicht, die in einer Bildebene des Belichtungsapparates eingebracht ist, sowie ein Verfahren zum Steuern der Blende bei einer Belichtung zur Durchführung einer Belichtung der photoempfindlichen Schicht in dem Belichtungsapparat. Die Erfindung betrifft insbesondere auch die Belichtung eines mit einer photoempfindlichen Schicht bedeckten Halbleitersubstrats zur Herstellung integrierter Schaltungen.

Zur Strukturierung einzelner Ebenen einer integrierten Schaltung werden in der Halbleiterfertigung Belichtungsapparate eingesetzt. Mit ihnen werden jeweils Photomasken bestrahlt, auf denen das auf das Halbleitersubstrat zu übertragende Muster gebildet ist. Das Halbleitersubstrat ist üblicherweise mit einer photoempfindlichen Schicht bedeckt, die im Bereich der in dem Muster gebildeten Öffnungen belichtet wird und im Bereich der in dem Muster auf der Maske gebildeten opaken Flächen unbelichtet bleibt. Die photoempfindliche Schicht wird anschließend entwickelt und dabei in Abhängigkeit von der Belichtung entfernt. Die in der nun entwickelten Schicht gebildeten Öffnungen werden in eine unterliegende Schicht beispielsweise in einem Ätzvorgang übertragen. Die auf dem Halbleitersubstrat gebildeten Schicht- oder Lackmasken können auch zur lokalen Implantation, chemischen Umwandlung der Oberfläche etc. genutzt werden.

Der Aufbau eines solchen Belichtungsapparates kann grundsätzlich unterteilt werden in: eine Strahlungsquelle, eine Illuminatoroptik, die Photomaske, eine Projektionsoptik und die Bildebene, welche das Halbleitersubstrat aufnimmt. Dabei wird das von der Strahlungsquelle erzeugte Licht monochromatisiert und in Richtung auf die Illuminatoroptik gebündelt. Die Strahlungsquelle ist in der Regel innerhalb eines Ellipsoidalspiegels angeordnet.

Die Illuminatoroptik umfasst eine Anzahl von Kondenserlinsen, Umlenkspiegeln und Blenden, die den Strahlengang in dem Belichtungsapparat definieren. Zur Homogenisierung der Lichtverteilung über das Bildfeld ist darin oftmals auch eine sogenannte Fly-Eye-Lens, eine facettenartige Linse mit einer Vielzahl von fokussierenden Linsenelementen, vorgesehen.

Der den Strahlengang in der Illuminatoroptik durchlaufende Lichtstrahl fällt nach dem Passieren einer letzten Kondenserlinse als paralleles Strahlenbündel auf die Photomaske und wird dort an den darauf das Muster bildenden Strukturen in verschiedene Ordnungen gebeugt. Der Ablenkwinkel der die verschiedenen Beugungsordnungen repräsentierenden Teilstrahlen hängt von der Dichte der Strukturen auf der Maske ab.

Die Teilstrahlen durchlaufen nun weiter die Projektionsoptik, die ein kontrastreiches und hochaufgelöstes Abbild des Musters in der Bildebene erzeugt, in welcher die photoempfindliche Schicht des Halbleitersubstrats positioniert ist. In der Projektionsoptik ist eine Aperturblende vorgesehen, mit welcher die Numerische Apertur eingestellt und somit die Auflösung variiert werden kann.

Aus der Druckschrift US 6,704,092 B2 ist ein Belichtungsapparat bekannt, der auf der oben beschriebenen Grundstruktur basiert. Eine der Blenden ist dabei an einer definierten Position in dem Strahlengang relativ zu den Kondenserlinsen angeordnet. In dieser Position ist die Intensitätsverteilung des von der Strahlungsquelle erzeugten Lichtes innerhalb einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Strahlengangs mit derjenigen Intensitätsverteilung, die in der entsprechenden Ebene am Ort des Musters auf der Photomaske entsteht, gerade durch eine Fourier-Transformation verknüpft. Im trivialen Fall einer homogenen Verteilung des Lichts am Ort der Maske entspricht dieser eine Fourier-Transformierte mit einer nahezu punktförmigen Verteilung am Ortes der Blende. Im folgenden wird der Ort dieser Blende auch als Fourier-Ebene bezeichnet.

Eine Optimierung des Abbildungsverhaltens wird erreicht, indem bestimmte Ausformungen der Blende bereitgestellt und in den Belichtungsapparat eingesetzt werden. Bekannt ist z.B. eine Dipolblende, die zwei runde Öffnungen vorsieht, die symmetrisch in einem Abstand von der optischen Achse angeordnet sind. In der genannten Druckschrift US 6,704,092 B2 wird eine Modifikation der in der Fourier-Ebene erhaltenen Intensitätsverteilung erzielt, indem ein speziell dieser Blende zugeordnetes Beugungsgitter (diffraction grating) in den Strahlengang eingebracht wird. Das Beugungsgitter spaltet den von der Strahlungsquelle stammenden Strahl in zwei Teilstrahlen auf, die von der optischen Achse abgelenkt werden. Sie werden von einer der Kondenserlinsen in die Fourier-Ebene fokussiert, wo sie abseits der optischen Achse auf die Dipol-Lochblende fallen.

Auf das Muster der Photomaske fallen dann unter unterschiedlichen, schrägen Winkeln zwei Teilstrahlen ein. Der schräge Einfall bietet den Vorteil, dass bei geringer Numerischer Apertur die 0-te und die +1-te Beugungsordnung zum Luftbild, das in der Bildebene der Projektionsoptik entsteht, beitragen, während die –1-te Beugungsordnung durch einen hohen Ablenkwinkel in der Aperturblende ausgefiltert wird. Dies führt zu einem schärferen Intensitätskontrast.

Auf diese Weise lassen sich verschiedene Blendentypen realisieren, die jede für sich ein bestimmtes Abbildungsverhalten in Abhängigkeit von dem auf der Photomaske gebildeten Muster erzielen sollen. Bei der Dipol- oder der gleichfalls bekannten Quadrupolbeuchtung sind z.B. die Winkel, mit denen die Öffnungen innerhalb der Blenden- bzw. Fourier-Ebene angeordnet sind, mit den entsprechenden Winkeln von Strukturen, z.B. Orientierungen von Linien-Spalten-Mustern, auf der Maske abgestimmt. So können in durch das Muster vorgegebenen Vorzugsrichtungen erhöhte Auflösungen erzielt werden.

Herkömmlich verwendete Blenden sind als Plättchen realisiert, in denen Öffnungen vorgesehen sind, die Licht einer gewünschten Intensitätsverteilung in der Fourier-Ebene passieren lassen. Geringe Variationen sind möglich, wenn einzelne Teile der Plättchen beweglich zueinander eingerichtet sind, so dass die Größe und Form der jeweiligen Öffnung angepasst werden kann. Solche Lösungen sind jedoch sehr umständlich und können Ursachen weiterer Störungen wie z.B. Kontamination aufgrund reibender Teile in den Belichtungsapparaten darstellen.

Eine geeignete Blende wird für ein vorgegebenes Muster, das mittels einer Photomaske auf ein Halbleitersubstrat zu übertragen ist, ausgewählt, indem beispielsweise eine numerische Simulation der optischen Projektion ausgeführt wird. Bei einer solchen Simulation werden für jede Einstellung von opti schen Parametern (Fokus, Dosis, Numerische Apertur, Vergrößerung, Linsenabstände, etc.) in dem Strahlengang Lichtbeiträge von einzelnen Flächen in der Fourier-Ebene zu dem in der Bildebene entstehenden Luftbild bestimmt. Durch eine Optimierung des Luftbildes unter Variation der Lichtbeiträge einzelner Flächen erhält man eine „optimale Verteilungsfunktion" von Lichtbeiträgen in der Fourier-Ebene.

Es ist das Ziel, mit einer derart bestimmten optimalen Verteilungsfunktion möglichst nahe an ein kommerziell erhältliches Blendenplättchen mit Öffnungen heranzukommen. Das heißt, die Auswahl der in ein Belichtungsapparat in der Illuminatoroptik verwendbaren Blenden ist beschränkt und geht infolge dessen als einschränkende Nebenbedingung in die Simulation ein. Es können somit nicht immer die optimalen Einstellungen für ein abzubildendes Muster gefunden werden im Vergleich zu dem, was theoretisch unter einer freien Wahl der Blendenöffnungen möglich wäre.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Flexibilität bei der Auswahl von Blenden für die Übertragung eines Musters von einer Maske in eine photoempfindliche Schicht zu erhöhen. Es ist vor allem eine Aufgabe der Erfindung, die Qualität der Abbildung zu verbessern und die Auflösung zu erhöhen. Es ist weiter eine Aufgabe der Erfindung, die Handhabung der Umstellung von Blenden für nachfolgend zu belichtende Photomasken zu vereinfachen und so den Durchsatz zu erhöhen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Blende für einen Belichtungsapparat zur Projektion eines Musters in eine photoempfindliche Schicht, die in einer Bildebene des Belichtungsapparates eingebracht ist, umfassend:

– ein Substrat mit einer Oberfläche für die Reflexion eines einfallenden Lichtstrahls, in welcher wenigstens ein Element angeordnet ist, das eine Reflektionseigenschaft aufweist, die über eine elektrische Verbindung mit dem Element von außen veränderbar ist,
– eine Steuereinheit zum Einstellen der Reflexionseigenschaft des Elementes von außen, wobei die Steuereinheit mit dem Element in der Oberfläche des Substrates der Blende elektrisch verbunden ist.

Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch einen Belichtungsapparat mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Verfahren zum Steuern der Blende in dem Belichtungsapparat mit den Merkmalen des Anspruchs 12.

Die Auswahl herkömmlich erhältlicher Blendenplättchen mit transparenten Öffnungen stellt grundsätzlich immer nur einen Kompromiss zwischen dem Aufwand, eine neue, noch besser zur simulierten Verteilungsfunktion passendere Blende anzufordern und herzustellen, und dem hinzunehmenden Verlust and Qualität der Abbildung dar.

Die Erfindung sieht hingegen vor, ein Substrat in den Strahlengang zu bringen, dessen Reflexionseigenschaften mittels einer Steuereinheit lokal unterschiedlich eingestellt werden können. Das Substrat weist Elemente auf, die jeweils unabhängig voneinander steuerbar sind. Gesteuert werden können deren Reflexionseigenschaften in bezug auf die Richtung des Strahlengangs, insbesondere deren Reflexionsgrad.

Im Unterschied zu den herkömmlichen Blendenplättchen, bei denen Flächen mit einer gewünschten hohen Intensitätsverteilung in der Fourier-Ebene durch transparente Öffnungen repräsen tiert werden, werden bei der Erfindung diese Flächen durch Einstellen eines hohen Reflexionsgrades bei den betreffenden Elementen gebildet. Es handelt sich demnach bei der erfindungsgemäßen Blende primär um ein reflektierendes Substrat, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass aktuell nicht reflektierende Elemente das einfallende Licht – anstatt es zu absorbieren – einfach transmittieren lassen.

Gemäß einer Ausgestaltung sind die Elemente in der Oberfläche des Substrates der Blende matrixförmig angeordnet, wobei es lediglich darauf ankommt, dass einzelne Elemente aufgrund ihrer Koordinatenposition durch die Steuereinheit ansteuerbar sind. So kann etwa eine gewünschte Intensitätsverteilung, die in einer Simulation durch Optimierung bestimmt wurde, in eine Karte der Reflexionseigenschaften über der Elementmatrix umgewandelt werden. Auf diese Weise lassen sich ohne großen Aufwand beliebige Reflexionsmuster in der Oberfläche des Substrates bilden. Die softwaremäßige Aufgabe der Umrechnung aus dem Simulationsergebnis und der hardwaremäßigen Ansteuerung der Elemente in dem Substrat können getrennt von zwei Teilvorrichtungen der Steuereinheit oder gemeinsam erledigt werden.

Limitiert wird die Übereinstimmung von optimierten Simulationsergebnis, d.h. der gewünschten Intensitätsverteilung, und der von der Steuereinheit einstellbaren Reflexionskarte durch das Kontrastverhältnis und die durch die maximale Elementdichte begrenzte Auflösung.

Von der Firma Sony wurde in völlig anderem Zusammenhang, nämlich im Bereich der Videoanwendungen, eine Technologie vorgeschlagen, die eine Anzeigevorrichtung mit einem Kontrastverhältnis von 3000 : 1 (hell/reflektierend : dunkel/absorbie rend) und einem Pixelabstand von 0.35 μm aufweist (Pressemitteilung Sony: „Sony Develops Silicon Crystal Display Technology for Full HD Video Applications", datiert vom 27.02.2003, im Internet am 21.03.2004 einsehbar unter http://www.lcdprojectorbulbs.com/lcdprojectorbulbspressrelease.asp_Q_prid_E_57).

Bei dieser Technologie handelt es sich um eine Siliziumkristall-Reflektionsanzeigevorrichtung. Es wird dabei eine anorganische Justierschicht anstatt eines organischen Polyimidfilms, wie er etwa in LCD-Anzeigevorrichtungen eingesetzt wird, verwendet. LCD-Anzeigevorrichtungen degradieren bei hochenergetischer Strahlung, welches bei den Siliziumkristall-Reflektionsanzeigevorrichtungen nicht der Fall ist. Es wurde von den Erfindern herausgefunden, dass sich die Technologie insofern auch für den Einsatz in Belichtungsapparaten bei der Halbleiterherstellung eignet.

Insbesondere ist das mit dieser Technologie erzielbare Kontrastverhältnis und die Auflösung kompatibel mit den Anforderungen an eine Blende im Belichtungsapparat.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen:
1 eine Auswahl von Blenden mit Blendenplättchen nach dem Stand der Technik: a) konventionelle Rundblende, b) annulare Blende, c) Quadrupolblende, d) Dipolblende;
2 die Funktionsweise einer herkömmlichen Blende anhand des Beispiels aus 1b);
3 die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Blende;
4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Belichtungsapparates.
In 1 ist eine Anzahl von Blenden 11–14 verschiedenen Typs gezeigt, so wie sie herkömmlich verwendet werden. 1a zeigt eine konventionelle Rundblende mit einem Blendplättchen 30, in dem eine runde Öffnung 20 gebildet ist. Aufgrund eines vergleichsweise höher erzielbaren Schärfekontrast wird zum Zweck der Schrägbelichtung oftmals auch eine in 1b gezeigte annulare Blende 12 eingesetzt. Sie umfasst zwei Teilplättchen, ein Rundblendenplättchen 31 und ein zentrales kreisförmiges Plättchen 32, dessen Befestigung an dem äußeren Plättchen der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Durch die Teilplättchen wird eine ringförmige transparente Öffnung 21 gebildet.
Die 1c und 1d zeigen eine Quadrupolblende 13 bzw. eine Dipolblende 14. Sie umfassen Blendplättchen 33 bzw. 34 und von der optischen Achse beabstandete Öffnungen 22 – 27. Die optischen Achsen entsprechen in den 1c und 1d den Mittelpunkten der runden Blendplättchen.
Die in 1 gezeigten Blenden 11 – 14 werden je nach Anwendung durch gegenseitigen Austausch unter Öffnung des Belichtungsapparates oder etwa durch Drehung einer Scheibe, auf welcher sie gemeinsam angeordnet sind, ausgewechselt.
2 zeigt die Funktionsweise einer herkömmlichen Blende. Die annulare Blende 12 ist in der Ebene 50 angeordnet, die dadurch definiert ist, dass eine in dieser Ebene 50 vorhandene Intensitätsverteilung aufgrund der Linsenanordnung gerade eine Fourier-Transformierte der am Ort der Photomaske 96 entstehenden Intensitätsverteilung darstellt.
Ein Lichtstrahl 100 der Strahlungsquelle 70 wird auf die Blende 12 gelenkt. Nur das in der Fourier-Ebene 50 auf die ringförmige Öffnung 21 der Blende 12 treffende Licht 21' kann die Blende 12 passieren und als Lichtstrahl 101 weiter in Richtung auf die Photomaske 96 kondensiert werden. Durch die Blendplättchen 31, 32 werden Lichtanteile 31', 32' ausgefiltert. Die auf der rechten Seite der 2 und 3 dargestellten Ebenen bezeichnen keinen Gegenstand des Belichtungsapparates sondern besitzen nur illustrativen Charakter.
In 3 ist die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung aufgezeigt. Die erfindungsgemäße Blende 1 umfasst eine Steuereinheit 48, hier nur vereinfacht als Laptop dargestellt, und ein reflektierendes Substrat 40. Das Substrat 40 besitzt eine Oberfläche 44, in dem Elemente 41, 42 angeordnet sind.
Vorzugsweise ist das Substrat eine Siliziumkristall-Reflektionsanzeigevorrichtung (Silicon Crystal Reflective Device, Abkürzung: SXRD). Die Elemente 41, 42 entsprechen einer matrixförmigen Anordnung von Pixeln in der Oberfläche der Vorrichtung. Das Substrat ist in Größe und Form angepasst und mit einer Halterung (nicht gezeigt) versehen worden, so dass es in einem Belichtungsapparat installiert werden kann.
Die Steuereinheit 48 ist über eine Steuerleitung mit dem Substrat verbunden, so dass jedes der Elemente 41, 42 einzeln und unabhängig voneinander angesteuert werden kann. Es ist natürlich auch möglich, Gruppen von Elementen gemeinsam anzusteuern, jedoch so, dass ein Reflexionsmuster mit einer hinreichenden Auflösung auf dem Substrat erzeugt werden kann.
In der Steuereinheit 48 ist eine aus einer Simulation erhaltene Intensitätsverteilung 91 geladen worden. Sie ist schematisch auf dem Bildschirm des Laptops der Steuereinheit 48 dargestellt. Diese kann mehr oder weniger kontinuierliche Intensitätswerte oder auch nur binäre Werte je Bildfeldpunkt aufweisen. Beispielsweise mit einem Softwareprogramm wird die Verteilung in eine Reflexionsverteilung für die Elemente 41, 42 in der Oberfläche 44 des Substrates 40 der Blende 1 umgerechnet.
Die Elemente 41 bekommen einen niedrigen Reflexionsgrad, die Elemente 42 bekommen einen hohen Reflexionsgrad von der Steuereinheit 48 zugewiesen. Über die Steuerleitung werden sie elektronisch eingestellt. Der gewünschte Blendentyp ist als Blendenmuster auf der Oberfläche 44 in Form einer Reflexionsverteilung 51 (hell, reflektierend), 61, 62 (dunkel, absorbierend) eingestellt.
Eine Strahlungsquelle erzeugt einen Lichtstrahl 100, der auf die Oberfläche 44 vorzugsweise senkrecht oder wenigstens unter einem großen Winkel einfällt. Nur ein Teil 51', der auf den ringförmig ausgebildeten Abschnitt 51 mit reflektierenden Elementen 42 fällt, verbleibt als Lichtstrahl 101 im Strahlengang.
4 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Belichtungsapparates 2. Die Strahlungsquelle 70 erzeugt einen monochromatischen Lichtstrahl 100, der durch einen Ellipsoidalspiegel 72 in die Illuminatoroptik des Apparates 2 eingespeist wird. Die Illuminatoroptik wird durch die Teile mit den Bezugszeichen 72 bis 94 ohne Anspruch auf vollständige Darstellung zusammengesetzt.
Der Lichtstrahl passiert eine erste Kondenserlinse 74 und eine Fly-Eye-Lens 76. Deren Eingangsebene ist konjugiert zu der Ebene, in welcher sich das Muster der Photomaske befindet. Deren Ausgangsebene bzw. diejenige ihrer Facetten stellt dagegen eine Fourier-transformierte zu der Maskenebene dar. In dieser Ebene ist ein erster Aperturstop 78 der Illuminatoroptik vorgesehen. Nach dem Durchstrahlen einer zweiten 80 und einer dritten 82 Kondenserlinse trifft der Lichtstrahl 100 auf einen halbdurchlässigen Umlenkspiegel 84. Von diesem wird der Lichtstrahl fokussiert auf das Substrat 40 der Blende 1 geworfen. Die Blende 1 ist in der Fourier-Ebene 50 angeordnet, die über eine Fourier-Transformation mit einer Intensitätsverteilung am Ort des Musters 98 der Photomaske 96 in Beziehung steht.
Nach dem in 3 beschriebenen Verfahren ist dort ein Reflexionsmuster, das einen Blendentyp repräsentiert, in der Oberfläche gebildet worden. Ein um die absorbierten Teile gefilteter Lichtstrahl 101 wird von Elementen 42 der Oberfläche zu dem halbdurchlässigen Spiegel 84 zurückreflektiert und passiert diesen. Über eine vierte Kondenserlinse 86, eine Reticle-Blende 88, eine fünfte Kondenserlinse 90, einen Umlenkspiegel 92 und eine sechste Kondenserlinse 94 trifft der Lichtstrahl auf die Photomaske 96.
Durch die Bildung eines annularen Reflexionsmusters müssen weitere Massnahmen im gezeigten Strahlengang getroffen werden, etwa die Einbeziehung eines aufweitenden oder aufspaltenden Beugungsgitters. Der Übersichtlichkeit halber sind diese in 4 nicht dargestellt. Der auf dem Gebiet der lithographischen Projektion kundige Fachmann ist mit seinem Fachmann durchaus in der Lage, die entsprechenden Details beim Nachbau des in 4 dargestellten Apparates einzufügen. Desgleichen ist der Gang des Lichtstrahls 100, 101 vereinfacht dargestellt, insbesondere ist der schräge Lichteinfall in der Darstellung zur Übersichtlichkeit in 4 ausgelassen.
Durch eine Projektionsoptik 112 wird die somit bestrahlte Photomaske 96 bzw. das aus Strukturen 110 gebildete Muster 98 auf einem Halbleitersubstrat 116, das auf einer Substrathalterung 118 abgelegt ist, abgebildet. Abhängig von abzubildenden Muster 98 kann dabei auch die Numerische Apertur mittels einer Aperturblende 114, die in einer Fourier-Ebene des Musters 98 in der Projektionsoptik angeordnet ist, eingestellt werden.
Eine Steuereinheit 122 des Belichtungsapparates 2 kontrolliert in Abhängigkeit von der Anforderung eines fabrikweiten Fertigungsplanungssystems den Ladevorgang der Photomaske 96 mit dem Muster 98 durch eine Reticle-Ladevorrichtung 120. In einer Bibliothek 124 ist eine aus einer Simulation 126 der Abbildung des Musters 98 hervorgegangene, optimierte Intensitätsverteilung 91 für die Fourier-Ebene 50 abgelegt worden. Mit dem Laden der Photomaske wird die Verteilung 91 aus der Bibliothek 124 gelesen und in den Speicher 128 der Steuereinheit 48 geladen. Die Steuereinheit berechnet daraus das Reflexionsmuster, nach dem die Reflexionseigenschaften der Ele mente in Abhängigkeit von ihrer Position auf der Oberfläche 44 des Substrates einzustellen sind. Erst wenn dieses Reflexionsmuster in der Blende 1 eingestellt ist, wird die Belichtung vollzogen.
Es wird somit ein aufwendiger Blendenwechsel vermieden und es kann ein sehr genau an die gewünschte Intensitätsverteilung in der Fourier-Ebene angepasster Blendentyp softwaregesteuert eingestellt werden, ohne dass dabei Kompromisse einzugehen sind.

1: Blende
2: Belichtungsapparat
11–14: konventionelle Blenden
21–27: Öffnungen in konventionellen Blenden
31–34: Blendenplättchen (starr)
40: Substrat (SXRD)
41: Element (aktuell absorbierend)
42: Element (aktuell reflektierend)
44: Oberfläche des Substrates
46: Steuerleitung
48: Steuereinheit (Blende)
50: Fourier-Ebene (zu Ebene mit Muster auf der Maske)
51: reflektierende Flächen
61,62: absorbierende Flächen
70: Strahlungsquelle
72–94: Illuminatoroptik
91: Intensitätsverteilung, optimiert in Simulation
96: Photomaske
98: Muster auf Photomaske
100,101: Lichtstrahl
112: Projektionsoptik
114: Aperturblende in Projektionsoptik
116: Halbleitersubstrat mit photoempfindlicher Schicht
118: Substrathalterung
120: Ladevorrichtung
122: Steuereinheit (Belichtungsapparat)
124: Bibliothek optimierter Verteilungen
126: numerische Simulation
128: Speicher

Claims

Blende (1) für einen Belichtungsapparat (2) zur Projektion eines Musters in eine photoempfindliche Schicht auf einem Halbleitersubstrat (116), das in einer Bildebene des Belichtungsapparates (2) eingebracht ist, umfassend: – ein Substrat (40) mit einer Oberfläche (44) für die Reflexion eines einfallenden Lichtstrahls (100), in welcher wenigstens ein Element (41) angeordnet ist, das eine Reflektionseigenschaft aufweist, die über eine elektrische Verbindung mit dem Element (41) veränderbar ist, – eine Steuereinheit (48) zum Einstellen der Reflexionseigenschaft des Elementes (41), wobei die Steuereinheit (48) mit dem Element (41) in der Oberfläche (44) des Substrates (40) der Blende (1) elektrisch verbunden ist.
Blende (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (44) des Substrates (40) eine matrixförmige Anordnung mit einer Vielzahl von Elementen (41, 42) aufweist, deren Reflexionseigenschaft sich jeweils unabhängig voneinander durch die Steuereinheit (48) einstellen lässt.
Blende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Element (41) oder den Elementen (41, 42) jeweils durch die Steuereinheit (48) ein maximaler und ein minimaler Reflexionsgrad einstellbar ist und ein Kontrastverhältnis zwischen dem maximalen und dem minimalen Reflexionsgrad mehr als den Faktor 2000 : 1 beträgt.
Blende nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (44) des Substrates (40) mit dem Element (41) oder den Elementen (41, 42) eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist.
Blende nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Siliziumkristall-Reflektions-Anzeigevorrichtung ist.
Belichtungsapparat (2) mit einer Blende (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: – eine Strahlungsquelle (70) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (100), – eine Illuminatoroptik (72 – 94) zur Bündelung des erzeugten Lichtstrahls (100, 101) in Richtung auf eine in den Strahlengang des Lichtstrahls (100, 101) eingebrachte Photomaske (96), – eine Projektionsoptik (112) zur Fokussierung des an Strukturen (110) auf der Photomaske (96) gebeugten Lichtstrahls (101) in eine photoempfindliche Schicht auf einem Halbleitersubstrat (116), das in die Bildebene der Projektionsoptik (112) eingebracht ist, – wobei die Blende (1) zwischen der Strahlungsquelle (70) und der Photomaske (96) im Bereich der Illuminatoroptik (72 – 94) angeordnet ist.
Belichtungsapparat (2) nach Anspruch 6, bei dem – die Illuminatoroptik (72 – 94) wenigstens zwei Kondenserlinsen (82, 86) aufweist, – die Oberfläche (44) des Substrates (40) der Blende (1) in einer Ebene (50) in einem Strahlengang des Belichtungsapparates (2) angeordnet ist, wobei der Strahlengang von der Strahlungsquelle (70) durch die Illuminatoroptik (72 – 94) über die Photomaske (96) durch die Projektionsoptik (112) bis zu der Bildebene reicht, – die Ebene (50) zwischen den zwei Kondenserlinsen (82, 86) in dem Strahlengang derart angeordnet ist, dass eine im Falle einer Belichtung in der Ebene (50) entstehende Intensitätsverteilung gerade über eine Fourier-Transformation mit einer innerhalb einer weiteren Ebene entstehenden Intensitätsverteilung zusammenhängt, in welcher die Photomaske (96) eingebracht ist.
Belichtungsapparat (2) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der von der Strahlungsquelle (70) erzeugte Lichtstrahl (100) in der Illuminationsoptik (72 – 94) einen halbdurchlässigen Spiegel (84) passiert und von diesem im wesentlichen senkrecht auf das Substrat (40) fällt und wieder reflektiert wird.
Belichtungsapparat (2) nach einem der Ansprüche 6 – 8, bei dem ein Speicher (124, 128) vorgesehen ist, in dem Verteilungsfunktionen für die Reflexionseigenschaften der einzelnen Elemente über die Oberfläche (44) des Substrates (40) hinweg abgespeichert sind.
Belichtungsapparat (2) nach Anspruch 9, bei dem die Steuereinheit (48) zum Einstellen der Reflexionseigenschaften mit dem Speicher (124, 128) verbunden ist.
Belichtungsapparat (2) nach Anspruch 10, bei dem – eine Steuereinheit (122) für die Durchführung einer Belichtung vorgesehen ist, die über Informationen über das Muster (98) einer zu belichtenden Photomaske (96) verfügt, und – bei dem die Steuereinheit (48) zum Einstellen der Reflexionseigenschaften mit der Steuereinheit (122) zur Durchführung der Belichtung miteinander verbunden sind.
Verfahren zum Steuern der Blende (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in dem Belichtungsapparat (2) nach einem der Ansprüche 9 – 11 zur Belichtung einer photoempfindlichen Schicht, die in der Bildebene des Belichtungsapparates (2) angeordnet ist, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Photomaske (96) mit einem Muster in dem Belichtungsapparat (2), – Laden einer Verteilungsfunktion (91) für die Reflexionseigenschaften durch die Steuereinheit zum Einstellen der Reflexionseigenschaften aus dem Speicher (124, 128) in Abhängigkeit von dem Muster (98) der Photomaske (96), – Einstellen der Reflexionseigenschaften der Elemente (41, 42) in der Oberfläche (44) des Substrates (40) der Blende (1) gemäß der geladenen Verteilungsfunktion (91) durch die Steuereinheit (48) zum Einstellen der Reflexionseigenschaften, – Durchführen einer Belichtung der photoempfindlichen Schicht mit dem Muster (98) der Photomaske (96).
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem vor dem Bereitstellen der Photomaske (96) anhand des Musters (98) eine Simulation (126) zur Bestimmung der Verteilungsfunktion (91) durchgeführt und die bestimmte Verteilungsfunktion (91) in dem Speicher (124, 128) gespeichert wird.