DE10027984A1 - Photolithographic system for semiconductor wafers corrects diffraction errors by phase filter in Fourier plane suits small structures - Google Patents
Photolithographic system for semiconductor wafers corrects diffraction errors by phase filter in Fourier plane suits small structuresInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Fotolithografie bei der Herstellung von Halbleiter bauteilen, und betrifft insbesondere ein Fotolithografiesystem mit einer Frequenzbe reichsfiltermaske.The present invention relates to photolithography in the manufacture of semiconductors components, and in particular relates to a photolithography system with a frequency Reich filter mask.
Fotolithografie ist ein Verfahren, das im Allgemeinen bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen verwendet wird. Dieses wohl bekannte Verfahren beinhaltet die Ablage rung einer Fotolackschicht auf einer darunter liegenden Substratschicht. Anschließend wird der Fotolack selektiv belichtet, wodurch der Fotolack chemisch verändert wird. An schließend wird der Fotolack entwickelt und die belichteten Bereiche des Fotolacks wer den entweder gehärtet oder erweicht, abhängig davon, ob der Fotolack jeweils ein "Ne gativ-" oder ein "Positiv-" Fotolack ist.Photolithography is a process that is generally integrated in the manufacture Circuits is used. This well-known method involves filing tion of a photoresist layer on an underlying substrate layer. Subsequently the photoresist is selectively exposed, whereby the photoresist is chemically changed. On finally the photoresist is developed and the exposed areas of the photoresist are developed which either harden or soften, depending on whether the photoresist has a "Ne is negative "or a" positive "photoresist.
Das auf die Fotolackschicht übertragene Muster ist in einer Maske enthalten, die inner halb eines Fotolithografiebelichtungsgeräts angeordnet ist. Die Maske wird ebenfalls als eine Retikelmaske bezeichnet. Der häufigste Typ eines fotolithografischen Belichtungs geräts ist der Stepper. Eine Maske ist zwischen dem belichtenden Licht und dem Foto lack angeordnet. Das Retikel ist typischerweise aus strukturiertem Chrom, das auf Glas oder Quarz aufgetragen ist, gebildet. Das Muster wird auf den Fotolack übertragen, in dem ein Bild der Maske auf den Fotolack projiziert wird.The pattern transferred to the photoresist layer is contained in a mask that is inside is arranged half of a photolithography exposure device. The mask is also called denotes a reticle mask. The most common type of photolithographic exposure device is the stepper. A mask is between the illuminating light and the photo lacquer arranged. The reticle is typically made of textured chrome that is on glass or quartz is applied. The pattern is transferred to the photoresist, in an image of the mask is projected onto the photoresist.
Wenn die Strukturen auf der Maske immer dichter beieinander liegen, treten Beugungs effekte auf, wenn die Breite der Öffnungen auf der Maske zur Wellenlänge der Licht quelle vergleichbar ist. Der Beugungseffekt macht das auf den Fotolack projizierte Licht bild unscharf, wodurch sich die Auflösung verschlechtert. Das in der Fotolackschicht gebildete Muster ist keine genaue Nachbildung des Musters auf der Retikelmaske, wo durch Fehler im Herstellungsprozess auftreten. Ein Verfahren zur Vermeidung des In terferierens der Beugungsmuster mit der gewünschten Musterbildung auf dem Fotolack besteht im Stand der Technik darin, ausgewählte Öffnungen in der Maske mit einer transparenten Schicht zu bedecken, die einen Satz der belichtenden Strahlung ge genphasig verschiebt, wodurch das Interferenzmuster aufgehoben wird. Dieser Ansatz wird als eine Phasenverschiebungsmaske bezeichnet. Diffraction occurs when the structures on the mask are closer and closer together effects on when the width of the openings on the mask to the wavelength of light source is comparable. The diffraction effect makes the light projected onto the photoresist blurred image, which worsens the resolution. That in the photoresist layer formed pattern is not an exact replica of the pattern on the reticle mask where due to errors in the manufacturing process. A procedure for avoiding the In the diffraction patterns with the desired pattern formation on the photoresist in the prior art is to select openings in the mask with a to cover transparent layer, which is a set of illuminating radiation shifted in phase, whereby the interference pattern is canceled. This approach is referred to as a phase shift mask.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Phasenverschiebungsmaske. Die Phasenverschiebungsmas ke weist Teile der Öffnungen in der Fotolackschicht auf, die von einer Phasen verschie benden Schicht bedeckt sind. Dies erfordert im Allgemeinen die Abscheidung einer Schicht aus Siliciumdioxid auf der Maske oder dem Retikel und einen Fotomaske bil denden Prozess, um die Oxidschicht von aufeinander folgenden Mustern zu entfernen. Das Abdecken jeder zweiten Öffnung funktioniert für wiederholt vorliegende Arraymus ter, wie etwa Logik- und Speicherbauelemente, gut. Fig. 1 shows a known phase shift mask. The phase shift mask has parts of the openings in the photoresist layer which are covered by a phase shifting layer. This generally requires the deposition of a layer of silicon dioxide on the mask or reticle and a photomask forming process to remove the oxide layer from successive patterns. Covering every other opening works well for repeating array patterns such as logic and memory devices.
Trotzdem weist die Verwendung der Phasenverschiebungsmaske einige Nachteile auf. Erstens, die Gestaltung einer Phasenverschiebungsmaske ist ein relativ kompliziertes und aufwändiges Verfahren. Zweitens, aufgrund der Natur einer Phasenverschiebungs maske ist es schwierig, zu überprüfen, ob in der Phasenverschiebungsmaske Defekte vorhanden sind oder nicht.Nevertheless, the use of the phase shift mask has some drawbacks. First, the design of a phase shift mask is a relatively complicated one and complex process. Second, due to the nature of a phase shift it is difficult to check for defects in the phase shift mask are present or not.
Es besteht daher ein Bedarf an einem neuen Verfahren zur Bereitstellung des hohen Auflösungsvermögens einer Phasenverschiebungsmaske, wobei ein einfacherer Lö sungsansatz verwendet wird.There is therefore a need for a new method of providing the high Resolving power of a phase shift mask, with a simpler solution approach is used.
Es wird ein System gemäß den Ansprüchen 5, 12, 16 und 20 sowie ein Verfahren ge mäß Anspruch 1 zur Verbesserung eines Fotolithografieverfahrens offenbart. Ein Pha senverschiebungsfilter ist zwischen zwei fokussierenden zwischen einer Retikelmaske und einem Wafer angeordneten Linsen platziert. Die zwei fokussierenden Linsen führen zusammen mit dem Phasenverschiebungsfilter eine Amplituden- und Phasenjustierung des Maskenbildes im Ortsfrequenzbereich durch, und projizieren ein Bild auf den Wafer, das der Ableitung der Lichtintensität des Maskenbildes gleich ist, wodurch das Masken muster genauer auf dem Wafer reproduziert wird.There is a system according to claims 5, 12, 16 and 20 and a method disclosed according to claim 1 for improving a photolithography process. A Pha Senverschiebungsfilter is between two focusing between a reticle mask and a lens arranged in a wafer. The two focusing lenses guide together with the phase shift filter an amplitude and phase adjustment of the mask image in the spatial frequency range, and project an image onto the wafer, which is equal to the derivation of the light intensity of the mask image, whereby the mask pattern is reproduced more precisely on the wafer.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The present invention will now be read in conjunction with the following drawings described. Show it:
Fig. 1 schematisch eine bekannte Phasenverschiebungsmaske; Fig. 1 shows schematically a known phase shift mask;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Linsenpaars zur Umformung eines Bildes im Ortsbereich in den Ortsfrequenzbereich und anschließend zurück in den Ortsbereich; Fig. 2 is a schematic view of a pair of lenses for forming an image in the spatial domain into the spatial frequency domain and subsequently back into the spatial domain;
Fig. 3 schematisch ein optisches System, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist; . Figure 3 shows schematically an optical system formed in accordance with the present invention;
Fig. 4 schematisch ein weiteres optisches System, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist; und Fig. 4 schematically illustrates another optical system which is formed according to the present invention; and
Fig. 5 eine Ausführungsform eines Phasenverschiebungsfilters. Fig. 5 shows an embodiment of a phase shift filter.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine erste fokussierende Linse, einen Phasenver schiebungsfilter und eine zweite fokussierende Linse, um ein nachgebildetes Bild eines Maskenmusters mit schärfer definierten Rändern auf einem Halbleiterwafer zu erzeu gen. Das Maskenmuster wird auf einer Retikelmaske oder eine fotolithografischen Mas ke gebildet. Der Begriff "Linse" wird sich im Anschluss im Allgemeinen auf eine "fokus sierende Linse" beziehen. Das von einer Lichtquelle ausgehende Licht geht durch die Retikelmaske, die erste Linse, den Phasenverschiebungsfilter, die zweite Linse und pro jiziert anschließend ein Bild des Maskenmusters auf den Wafer. Die erste Linse erzeugt ein Fourier-transformiertes Bild des Maskenmusters. Das Phasenverschiebungsfilter justiert die Phase und die Amplitude des Fourier-transformierten Bildes, um ein "justier tes Fourier-transformiertes" Bild zu erzeugen. Die zweite Linse erzeugt ein invers- Fourier-transformiertes Bild des justierten Fourier-transformierten Bildes, das anschlie ßend auf den Wafer projiziert wird. Wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird, ist das invers-Fourier-transformierte Bild des justierten Fourier-transformierten Bildes eine genaue Nachbildung des ursprünglichen Maskenmusters mit scharf definierten Rändern.The present invention uses a first focusing lens, a phase ver sliding filter and a second focusing lens to create a replica image of a To produce mask pattern with sharper defined edges on a semiconductor wafer The mask pattern is on a reticle mask or a photolithographic mask ke formed. The term "lens" will generally refer to a "focus." sizing lens ". The light emanating from a light source passes through the Reticle mask, the first lens, the phase shift filter, the second lens and pro then injects an image of the mask pattern onto the wafer. The first lens creates a Fourier transformed image of the mask pattern. The phase shift filter adjusts the phase and amplitude of the Fourier transformed image to make an "adjust Fourier transformed "image. The second lens produces an inverse Fourier-transformed image of the adjusted Fourier-transformed image that follows is projected onto the wafer. As will be described in more detail below the inverse Fourier transformed image of the adjusted Fourier transformed image one exact replica of the original mask pattern with sharply defined edges.
Die das Maskenmuster definierenden Öffnungen einer Maske können als Schlitze cha rakterisiert werden. Wenn die Schlitzbreiten auf der Maske mit der Wellenlänge der Lichtquelle vergleichbar sind, tritt Beugung auf, wenn das Licht durch die Schlitze auf der Maske dringt und auf den Wafer fällt. Aufgrund der Beugung ist das Bild des Schlit zes (Schlitzbild), das auf dem Wafer gebildet wird, an den Rändern verschmiert bzw. unscharf. Die Lichtintensität wird in der Mitte des Schlitzbildes höher sein und zu den Rändern hin allmählich abfallen. Somit sind die Grenzen des Schlitzbildes nicht deutlich definiert. Durch Ausführung eines Differenziervorgangs an dem Lichtintensitätsmuster, das sich nach dem Lichtdurchgang durch die Maske bildet, können die Ränder des auf den Wafer projizierten Bildes scharf ausgeprägt werden, woraus ein deutlicher definier tes Bild resultiert. Der Differenziervorgang des Lichtintensitätsmusters wird erreicht, in dem ein Phasenverschiebungsfilter verwendet wird, um die Amplitude und die Phase des Bildes im Frequenzbereich zu justieren.The openings of a mask defining the mask pattern can be formed as slits cha be characterized. If the slot widths on the mask match the wavelength of the Light source are comparable, diffraction occurs when the light enters through the slits the mask penetrates and falls on the wafer. Because of the diffraction is the picture of the Schlit zes (slit image), which is formed on the wafer, smeared at the edges or blurred. The light intensity will be higher in the middle of the slit image and towards the Edges gradually fall off. The boundaries of the slit image are therefore not clear Are defined. By performing a differentiation process on the light intensity pattern, that forms after the light has passed through the mask, the edges of the the image projected onto the wafer is sharply defined, from which a clear definition result. The differentiation process of the light intensity pattern is achieved in which uses a phase shift filter to measure the amplitude and phase to adjust the image in the frequency domain.
Gemäß Fig. 2 sind eine Lichtquelle 202, eine erste Linse 206 und eine zweite Linse 210 entlang der optischen Achse 214 der ersten und zweiten Linse 206 und 210 ausgerich tet. Die Brennweite der ersten Linse 206 ist gleich f und die Brennweite der zweiten Lin se 210 ist gleich f. Die erste Linse 206 besitzt eine vordere Brennebene 204 und eine hintere Brennebene. Die vordere Richtung bezieht sich auf die Richtung zur Lichtquelle 202 hin. Die zweite Linse 210 besitzt eine vordere Brennebene und eine hintere Brenn ebene 212. Die hintere Brennebene der ersten Linse und die vordere Brennebene der zweiten Linse fallen in einer Ortsfrequenzebene 208 zusammen.Referring to FIG. 2, a light source 202, a first lens 206 and a second lens 210 along the optical axis 214 of the first and second lenses 206 and 210 are tet be rich. The focal length of the first lens 206 is f and the focal length of the second lens 210 is f. The first lens 206 has a front focal plane 204 and a rear focal plane. The front direction refers to the direction toward the light source 202 . The second lens 210 has a front focal plane and a rear focal plane 212 . The rear focal plane of the first lens and the front focal plane of the second lens coincide in a spatial frequency plane 208 .
Der Anschaulichkeit halber sei angenommen, dass die x-Achse die horizontale Achse,
die y-Achse die vertikale Achse und die z-Achse die optische Achse 214 ist. In der vor
deren Brennebene 204 wird ein zweidimensionales Muster u(x, y) angeordnet. Gemäß
der Theorie der Fourier-Optik ist das in der Ortsfrequenzebene 208 gebildete Bild die
zweidimensionale Fourier-transformierte von u(x, y), die durch die Formel U(fx, fy) dar
gestellt wird. Die Symbole fx, fy repräsentieren die Koordinaten in der Ortsfrequenzebe
ne. Die Beziehung zwischen u(x, y) und U(fx, fy) kann wie folgt geschrieben werden:
For the sake of clarity, assume that the x axis is the horizontal axis, the y axis is the vertical axis, and the z axis is the optical axis 214 . A two-dimensional pattern u (x, y) is arranged in front of its focal plane 204 . According to the theory of Fourier optics, the image formed in the spatial frequency plane 208 is the two-dimensional Fourier transform of u (x, y), which is represented by the formula U (fx, fy). The symbols fx, fy represent the coordinates in the spatial frequency plane ne. The relationship between u (x, y) and U (fx, fy) can be written as follows:
U(fx, fy) = F[u(x, y)] (Gleichung 1)U (fx, fy) = F [u (x, y)] (equation 1)
Die Schreibweise F[] repräsentiert den Fourier-Transformationsoperator.The notation F [] represents the Fourier transform operator.
Wenn das Bild U(fx, fy) durch die zweite Linse 210 geht und auf die hintere Brennebene
212 projiziert wird, ist das Bild in der hinteren Brennebene 212 die invers-Fourier
transformierte des in der Ortsfrequenzebene 208 gebildeten Bildes. Wenn in der
Ortsfrequenzebene 208 nichts angeordnet ist, um die Amplitude und Phase des Bildes
in der Ortsfrequenzebene 208 zu ändern, dann ist das auf die hintere Brennebene 212
projizierte Bild genau das originale Muster u(x, y). Dies liegt daran, dass die invers-
Fourier-transformierte eines Fourier-transformierten Bildes das Bild selbst ist. Dies kann
geschrieben werden als:
If the image U (fx, fy) passes through the second lens 210 and is projected onto the rear focal plane 212 , the image in the rear focal plane 212 is the inversely Fourier transformed of the image formed in the spatial frequency plane 208 . If nothing is arranged in the spatial frequency plane 208 for the amplitude and phase of the image to change in the spatial frequency plane 208, then the image projected on the back focal plane 212 exactly the original pattern u (x, y). This is because the inverse Fourier transform of a Fourier transform image is the image itself. This can be written as:
F-1[F[u(x, y)]] = u(x, y)F -1 [F [u (x, y)]] = u (x, y)
Die Schreibweise F-1[] repräsentiert den inversen Fourier-Transformationsoperator.The notation F -1 [] represents the inverse Fourier transform operator.
Gemäß der Theorie der Fourier-Transformation ist die Fourier-Transformation der Ab
leitung von u(x, y) proportional zu (fx + fy).U(fx, fy), und kann ausgedrückt werden
durch:
According to the Fourier transform theory, the Fourier transform of the derivative of u (x, y) is proportional to (fx + fy) .U (fx, fy), and can be expressed by:
F[u'(x, y)] = 2π.(fx + fy).exp(jπ/2).U(fx, fy) (Gleichung 2)F [u '(x, y)] = 2π. (Fx + fy) .exp (jπ / 2) .U (fx, fy) (Equation 2)
Wenn somit ein Phasenverschiebungsfilter so in der Ortsfrequenzebene 208 angeordnet wird, dass die Phase und die Amplitude des Bildes in der Ortsfrequenzebene 208 um einen Betrag von "2π.(fx + fy).exp(jπ/2)" modifiziert wird, dann ist das in der hinteren Brennebene 212 gebildete Bild die Ableitung des Lichtintensitätsmusters in der vorderen Brennebene 204.Thus, when a phase shift filter is arranged in the spatial frequency plane 208 that the phase and amplitude is modified of the image in the spatial frequency plane 208 by an amount of "2π. (Fx + fy) .exp (jπ / 2)", then the Image formed in the rear focal plane 212 is the derivative of the light intensity pattern in the front focal plane 204 .
In den obigen Formeln wird die Ableitung des Musters u(x, y) sowohl entlang der x-
Richtung als auch der y-Richtung gebildet. Wenn lediglich Beugungseffekte entlang der
x-Richtung berücksichtigt werden müssen, können die obigen Gleichungen durch He
rausnehmen der fy-Komponenten vereinfacht werden. Eine solche Situation tritt auf,
wenn das Muster u(x, y) Strukturmerkmale in der x-Richtung aufweist, die vergleichbar
mit der Wellenlänge der Lichtquelle 202 sind und die Strukturmerkmale entlang der y-
Richtung größer als eine Wellenlänge sind. Da der Beugungseffekt lediglich in der x-
Richtung signifikant ist, ist eine Differenzierung des Bildes lediglich in der x-Richtung
notwendig und die obigen Gleichungen können vereinfacht werden:
In the above formulas, the derivative of the pattern u (x, y) is formed both along the x direction and the y direction. If only diffraction effects along the x direction need to be considered, the above equations can be simplified by taking out the fy components. Such a situation occurs when the pattern u (x, y) has structural features in the x direction that are comparable to the wavelength of the light source 202 and the structural features along the y direction are greater than a wavelength. Since the diffraction effect is only significant in the x direction, a differentiation of the image is only necessary in the x direction and the above equations can be simplified:
F[u'(x, y)] = F[d(u(x, y))/dx] = 2π.fx.exp(jπ/2) U(fx, fy). (Gleichung 3)
F [u '(x, y)] = F [d (u (x, y)) / dx] = 2π.fx.exp (jπ / 2) U (fx, fy). (Equation 3)
Die Ableitung eines Musters verbessert die Bereiche des Musters, die sich schnell än dern. Typischerweise sind die Ränder des Musters die Stellen, an denen es deutliche Änderungen gibt. Somit hat die Ableitung eines Bildes mit unscharfen Rändern ein Bild mit einem ähnlichen Muster wie das Original zur Folge aber mit schärfer definierten Rändern. Eine Ausführungsform dieser Erfindung verwendet ein Paar Linsen und einen Phasenverschiebungsfilter, um die Ableitung eines Fotolithografiemaskenmusters zu erzeugen, um damit die durch den Beugungseffekt verursachte Verzerrung zu verrin gern.Deriving a pattern improves the areas of the pattern that change quickly other. Typically, the edges of the pattern are the places where it is clear Changes there. So the derivation of an image with blurred edges has an image with a similar pattern to the original, but with sharper ones Edges. One embodiment of this invention uses a pair of lenses and one Phase shift filter to derive a photolithography mask pattern to reduce the distortion caused by the diffraction effect gladly.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung gezeigt. Ein Fotolithografiesystem 300 umfasst eine Lichtquelle 302, eine Reti kelmaske 304, eine erste Linse 306, einen Phasenverschiebungsfilter 308, eine zweite Linse 310 und einen Wafer 312, die jeweils entlang der optischen Achse 314 ausge richtet sind. Die Retikelmaske 304, die erste Linse 306, der Phasenverschiebungsfilter 308, die zweite Linse 310 und der Wafer 312 sind senkrecht zur optischen Achse 314 angeordnet. Die Lichtquelle 302 ist typischerweise eine Ultraviolett(UV)- oder eine Tief ultraviolett(DUV)-Lichtquelle, obwohl es auch eine beliebige Art von Strahlungsquelle sein kann, die für gewöhnlich in der Fotolithografie verwendet wird. Ein Beispiel der Lichtquelle 302 ist ein KrF-Laser, der DUV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 2480 Ängström aussendet.In Fig. 3, a schematic representation of an embodiment of the present invention is shown. A photolithography system 300 comprises a light source 302 , a reticle mask 304 , a first lens 306 , a phase shift filter 308 , a second lens 310 and a wafer 312 , which are each aligned along the optical axis 314 . The reticle mask 304 , the first lens 306 , the phase shift filter 308 , the second lens 310 and the wafer 312 are arranged perpendicular to the optical axis 314 . Light source 302 is typically an ultraviolet (UV) or deep ultraviolet (DUV) light source, although it can be any type of radiation source that is commonly used in photolithography. An example of the light source 302 is a KrF laser that emits DUV radiation with a wavelength of 2480 angstroms.
Vorzugsweise wird die Retikelmaske 304 durch Chrom auf Quarz entsprechend be kannten Verfahren gebildet, und besitzt eine Breite von ungefähr 15 cm. Die Retikel maske 304 trägt das Maskenmuster 330, das auf den Wafer 312 übertragen werden soll. Der Wafer 312 ist typischerweise mit einer Fotolackschicht beschichtet, so dass nach dem Fotolithografievorgang eine Nachbildung des Maskenmusters auf der Foto lackschicht auf dem Wafer 312 gebildet ist. Die Retikelmaske 304, die erste Linse 306, der Phasenverschiebungsfilter 308, die zweite Linse 310 und der Wafer 312 sind auf einem Halterahmen des Fotolithografieapparates, der in der Figur nicht gezeigt ist, be festigt. Der Halterahmen besitzt Justiermechanismen, so dass die Abstände zwischen der Retikelmaske 304 und der ersten Linse 306, zwischen der ersten Linse 306 und dem Phasenverschiebungsfilter 308, zwischen dem Phasenverschiebungsfilter 308 und der zweiten Linse 310 und zwischen der zweiten Linse 310 und dem Wafer 312 jeweils fein eingestellt werden können, um das am schärfsten eingestellte Bild auf dem Wafer 312 zu erzeugen.The reticle mask 304 is preferably formed by chromium on quartz in accordance with known processes and has a width of approximately 15 cm. The reticle mask 304 carries the mask pattern 330 that is to be transferred to the wafer 312 . The wafer 312 is typically coated with a photoresist layer, so that after the photolithography process, a replica of the mask pattern on the photoresist layer is formed on the wafer 312 . The reticle mask 304 , the first lens 306 , the phase shift filter 308 , the second lens 310 and the wafer 312 are fixed on a holding frame of the photolithography apparatus, which is not shown in the figure. The holding frame has adjustment mechanisms so that the distances between the reticle mask 304 and the first lens 306 , between the first lens 306 and the phase shift filter 308 , between the phase shift filter 308 and the second lens 310 and between the second lens 310 and the wafer 312 are each fine can be adjusted to produce the most focused image on wafer 312 .
Die Brennweite der ersten Linse 306 ist f, und die Brennweite der zweiten Linse 310 ist f. Die Retikelmaske 304 ist zwischen der Lichtquelle 302 und der ersten Linse 306 an geordnet. Die erste Linse 306 besitzt zwei Brennebenen. Die vordere Brennebene 320 der ersten Linse 306 ist als diejenige definiert, die sich näher an der Lichtquelle 302 be findet, und die hintere Brennebene ist als diejenige definiert, die weiter von der Licht quelle 302 entfernt ist. In gleicher Weise besitzt die zweite Linse 310 eine vordere Brennebene, die näher an der Lichtquelle 302 ist, und eine hintere Brennebene 326, die weiter von der Lichtquelle 302 entfernt ist. In dieser Ausführungsform stimmen die hinte re Brennebene der ersten Linse 306 mit der vorderen Brennebene der zweiten Linse 310 überein und diese werden als die Ortsfrequenzebene 322 bezeichnet. Dies liegt daran, dass das in der hinteren Brennebene der ersten Linse 306 gebildete Bild die Fou rier-transformierte des Bildes in der vorderen Brennebene 320 ist.The focal length of the first lens 306 is f and the focal length of the second lens 310 is f. The reticle mask 304 is arranged between the light source 302 and the first lens 306 . The first lens 306 has two focal planes. The front focal plane 320 of the first lens 306 is defined as that which is closer to the light source 302 , and the rear focal plane is defined as that which is further away from the light source 302 . Similarly, the second lens 310 has a front focal plane that is closer to the light source 302 and a rear focal plane 326 that is farther from the light source 302 . In this embodiment, the rear focal plane of the first lens 306 coincides with the front focal plane of the second lens 310 and these are referred to as the spatial frequency plane 322 . This is because the image formed in the rear focal plane of the first lens 306 is the Fourier-transformed of the image in the front focal plane 320 .
Im Betrieb tritt das von der Lichtquelle 302 ausgehende Licht durch die Retikelmaske 304, die erste Linse 306, den Phasenverschiebungsfilter 308, die zweite Linse 310, und projiziert anschließend ein Bild auf den Wafer 312. Die erste und zweite Linse 306 und 310 sind herkömmliche fokussierende optische Linsen, die üblicherweise in vielen Foto lithografiegeräten verwendet werden. Vorzugsweise besitzt die Linse einen effektiven Belichtungsdurchmesser von 30 cm. Der Phasenverschiebungsfilter 308 ist in der Ortsfrequenzebene 322 angeordnet. Typischerweise besitzt der Phasenverschiebungs filter 308 eine gewisse Dicke, und die Mittelebene des Phasenverschiebungsfilters 308 stimmt mit der Ortsfrequenzebene 322 überein. Der Wafer 312 ist in der hinteren Brenn ebene 326 der zweiten Linse 310 angeordnet.In operation, the light from light source 302 passes through reticle mask 304 , first lens 306 , phase shift filter 308 , second lens 310 , and then projects an image onto wafer 312 . The first and second lenses 306 and 310 are conventional focusing optical lenses that are commonly used in many photo lithography devices. The lens preferably has an effective exposure diameter of 30 cm. The phase shift filter 308 is arranged in the spatial frequency plane 322 . Typically, the phase-shift filter 308 has a certain thickness, and the mid-plane of the phase shift filter 308 agrees with the spatial frequency plane 322 match. The wafer 312 is arranged in the rear focal plane 326 of the second lens 310 .
Der Phasenverschiebungsfilter 308 wird aus zwei Teilen gebildet: einem Abschwächer
342 und einem Phasenschieber 344. Der Abschwächer 342 ist aus Glas oder Quarz
substrat und einem beliebigen Beschichtungsmaterial, wie etwa Ag, CrO, CrON, oder
MoSiON hergestellt. Die Dicke des Abschwächers 342 und die Beschichtung des
Abschwächers 342 ist so ausgestaltet, dass ein Bild in der fx-Richtung gemäß der For
mel modifiziert wird:
The phase shift filter 308 is formed from two parts: an attenuator 342 and a phase shifter 344 . The attenuator 342 is made of glass or quartz substrate and any coating material, such as Ag, CrO, CrON, or MoSiON. The thickness of the attenuator 342 and the coating of the attenuator 342 are designed such that an image in the fx direction is modified in accordance with the formula:
wobei S0(fx) das Bild vor dem Durchlaufen des Abschwächers 342, und S1(fx) das Bild nach dem Durchlaufen des Abschwächers 342 ist. Der Term "exp(jπ)" wird erzeugt, in dem die Dicke des Substrats des Abschwächers 342 für die Bereiche "fx < 0" so einge stellt wird, dass das durchgehende Licht eine Phasenverschiebung von n aufweist. Die Lichtstrahlen, die durch den Abschwächer 342 an einer Stelle hindurchgehen, die näher an der fy-Achse ist, besitzen eine kleinere Amplitude (d. h. sie sind dunkler) und die weiter von der fy-Achse entfernt durchtretenden Lichtstrahlen besitzen eine größere Amplitude (d. h. sie sind heller). Hierbei wird die Schreibweise fx und fy verwendet, um die Koordinaten in der Ortsfrequenzebene 322 zu kennzeichnen.where S 0 (fx) is the image before passing through the attenuator 342 , and S 1 (fx) is the image after going through the attenuator 342 . The term "exp (jπ)" is generated by setting the thickness of the substrate of the attenuator 342 for the regions "fx <0" such that the transmitted light has a phase shift of n. The light rays passing through the attenuator 342 at a location closer to the fy axis have a smaller amplitude (ie, they are darker) and the light rays passing further from the fy axis have a larger amplitude (ie they are are brighter). The notation fx and fy is used here to identify the coordinates in the spatial frequency plane 322 .
Der Phasenschieber 344 ist typischerweise aus Glas, oder Quarz hergestellt und besitzt
vorzugsweise einen Brechungsindex von ungefähr 1.5. Der Phasenschieber 344 ver
schiebt die Phase des Bildes um einen Betrag von
Phase shifter 344 is typically made of glass or quartz and preferably has a refractive index of approximately 1.5. The phase shifter 344 ver shifts the phase of the image by an amount of
ΔΦ = (2π/λ).a.(n - 1) (Gleichung 4)
ΔΦ = (2π / λ) .a. (N - 1) (Equation 4)
wobei ΔΦ der Betrag der Phasenverschiebung, "a" die Dicke des Phasenschiebers, "n" der Brechungsindex des Phasenschiebers und λ die Wellenlänge der Lichtquelle 302 ist. Durch Justieren der Dicke des Phasenschiebers 344 (die Dicke hängt von der Wellen länge der verwendeten Lichtquelle ab) kann eine Phasenverschiebung um einen Betrag von π/2 erreicht werden. where ΔΦ is the amount of phase shift, "a" is the thickness of the phase shifter, "n" is the refractive index of the phase shifter and λ is the wavelength of the light source 302 . By adjusting the thickness of the phase shifter 344 (the thickness depends on the wavelength of the light source used), a phase shift by an amount of π / 2 can be achieved.
Die gemeinsame Wirkung des Abschwächers 342 und des Phasenschiebers 344 be
steht darin, die Amplitude und Phase eines einfallenden Bildes gemäß der Formel zu
ändern:
The common effect of the attenuator 342 and the phase shifter 344 is to change the amplitude and phase of an incident image according to the formula:
S2(fx, fy) = 2π.fx.exp(jπ/2).S0(fx, fy) (Gleichung 5)
S 2 (fx, fy) = 2π.fx.exp (jπ / 2) .S 0 (fx, fy) (Equation 5)
wobei S2(fx, fy) das nach Durchlaufen des Phasenverschiebungsfilters 308 gebildete Bild ist. Der Term "2π" ist lediglich eine Konstante und kann durch Einstellen der Ge samtabschwächung des Abschwächers erhalten werden. Vorzugsweise wird die kombi nierte Dicke des Substrats des Abschwächers 342 und des Phasenschiebers 344 so eingestellt, dass durch den Phasenverschiebungsfilter 308 durchgehende Lichtstrahlen im Gebiet "fx < 0" eine Phasenverschiebung von π/2, und im Gebiet "fx < 0" eine Pha senverschiebung von 3π/2 aufweisen.where S 2 (fx, fy) is the image formed after passing through the phase shift filter 308 . The term "2π" is only a constant and can be obtained by adjusting the overall attenuation of the attenuator. Preferably, the combined thickness of the substrate of the attenuator 342 and the phase shifter 344 is set such that light rays passing through the phase shift filter 308 have a phase shift of π / 2 in the area "fx <0" and a phase shift in the area "fx <0" of 3π / 2.
Entsprechend Fig. 5 umfasst eine Ausführungsform des Phasenverschiebungsfilters 500
einen Abschwächer 502, der auf einem Substrat 504 gebildet ist. Der Abschwächer ist
vorzugsweise eins aus Ag, CrO, CrON, oder MoSiON hergestellte Beschichtung. Das
Substrat 504 umfasst einen ersten Phasenverschiebungsbereich 506 im Gebiet "fx < 0"
und einen zweiten Phasenverschiebungsbereich 508 im Gebiet "fx < 0". Die Dicke des
ersten Phasenverschiebungsbereichs 506 ist so gestaltet, dass durch den ersten Pha
senverschiebungsbereich 506 durchgehende Lichtstrahlen eine Phasenverschiebung
von 3π/2 aufweisen. Die Dicke des zweiten Phasenverschiebungsbereichs 508 ist so
gestaltet, dass durch den zweiten Phasenverschiebungsbereich 508 durchgehende
Lichtstrahlen eine Phasenverschiebung von π/2 aufweisen. Die Beschichtung 502 ist in
der fy-Achse undurchsichtig (somit kann kein Licht hindurchtreten) und wird zunehmend
transparenter in dem Maße, wie |fx| größer wird (so dass Licht durchtreten kann). Ein
die Beschichtung 502 durchlaufendes Bild wird in der fx-Richtung gemäß der Formel
modifiziert:
According to FIG. 5, one embodiment of the phase shift filter 500 includes an attenuator 502, which is formed on a substrate 504.. The attenuator is preferably a coating made of Ag, CrO, CrON, or MoSiON. The substrate 504 includes a first phase shift area 506 in the area "fx <0" and a second phase shift area 508 in the area "fx <0". The thickness of the first phase shift region 506 is designed such that light rays passing through the first phase shift region 506 have a phase shift of 3π / 2. The thickness of the second phase shift area 508 is designed such that light rays passing through the second phase shift area 508 have a phase shift of π / 2. The coating 502 is opaque in the fy-axis (thus no light can pass through) and becomes increasingly transparent as | fx | gets bigger (so that light can pass through). An image passing through coating 502 is modified in the fx direction according to the formula:
S3(fx, fy) = |fx|.S2(fx, fy)
S 3 (fx, fy) = | fx | .S 2 (fx, fy)
wobei S2(fx) das Bild vor dem Durchlaufen des Abschwächers 502 und S3(fx) das Bild nach dem Durchlaufen des Abschwächers 502 ist. where S 2 (fx) is the image before passing through the attenuator 502 and S 3 (fx) is the image after going through the attenuator 502 .
Gemäß der Theorie der Fourier-Optik ist das in der hinteren Brennebene der ersten Lin se 306 (die die Ortsfrequenzebene 322 darstellt) erzeugte Bild die Fourier-transformierte des Bildes in der vorderen Brennebene 320. Unter der Annahme, dass die Dicke des Phasenverschiebungsfilters 308 klein im Vergleich zur Brennweite f' ist, ist das auf das vordere Ende des Phasenverschiebungsfilters 308 projizierte Bild das Fourier transformierte Bild des Maskenmusters der Retikelmaske 304. Der Phasenverschie bungsfilter 308 ändert die Amplitude und Phase des Fourier-transformierten Bildes ge mäß der Gleichung 5 und erzeugt ein "justiertes Fourier-transformiertes" Bild des Mas kenmusters. Das auf der hinteren Brennebene 326 der zweiten Linse 312 gebildete Bild ist die invers-Fourier-Transformierte des Bildes in der vorderen Brennebene der zweiten Linse 310 (die die Ortsfrequenzebene 322 darstellt). Somit ist das auf den Wafer 312 projizierte Bild die invers-Fourier-Transformierte des justierten Fourier-transformierten Bildes des Maskenmusters.According to the theory of Fourier optics, the image generated in the rear focal plane of the first lens 306 (which represents the spatial frequency plane 322 ) is the Fourier transform of the image in the front focal plane 320 . Assuming that the thickness of the phase shift filter 308 is small compared to the focal length f ', the image projected onto the front end of the phase shift filter 308 is the Fourier transformed image of the mask pattern of the reticle mask 304 . Phase shift filter 308 changes the amplitude and phase of the Fourier transformed image according to Equation 5 and produces an "adjusted Fourier transformed" image of the mask pattern. The image formed on the rear focal plane 326 of the second lens 312 is the inverse Fourier transform of the image in the front focal plane of the second lens 310 (which represents the spatial frequency plane 322 ). Thus, the image projected onto wafer 312 is the inverse Fourier transform of the adjusted Fourier transformed image of the mask pattern.
Es werde jetzt angenommen, dass die Retikelmaske 304 ein zweidimensionales Mas kenmuster 330 besitzt, das als u(x, y) beschrieben sei. Das Bild u(x, y) ist in der vorde ren Brennebene 320 der ersten Linse 306 angeordnet. Das Fourier-transformierte Bild am vorderen Ende des Phasenverschiebungsfilters 308 ist U0(fx, fy), wobei fx, fy die Koordinaten in der Ortsfrequenzebene 322 darstellen. Das nach dem Durchlaufen des Phasenverschiebungsfilters gebildete Bild ist U1(fx, fy) und gemäß Gleichung 5 gilt: U1(x, y) = 2π.fx.exp(jπ/2).U0(fx, fy). Gemäß Gleichung 3 ist U1(fx, fy) im Wesentlichen gleich F[u'(x, y)], das die Fourier-Transformierte der Ableitung von u(x, y) entlang der x- Richtung (d. h., du(x, y)/dx) darstellt.It is now assumed that the reticle mask 304 has a two-dimensional mask pattern 330 , which is described as u (x, y). The image u (x, y) is arranged in the front focal plane 320 of the first lens 306 . The Fourier transformed image at the front end of the phase shift filter 308 is U 0 (fx, fy), where fx, fy represent the coordinates in the spatial frequency plane 322 . The image formed after passing through the phase shift filter is U 1 (fx, fy) and according to equation 5 applies: U 1 (x, y) = 2π.fx.exp (jπ / 2) .U 0 (fx, fy). According to equation 3, U 1 (fx, fy) is substantially equal to F [u '(x, y)], which is the Fourier transform of the derivative of u (x, y) along the x direction (ie, du (x , y) / dx).
Das hintere Ende des Phasenverschiebungsfilters 308 befindet sich in der Nähe der vorderen Brennebene der zweiten Linse 310 (unter der Annahme, dass die Dicke des Phasenverschiebungsfilters 308 klein ist im Vergleich zu den Brennweiten f und f). Ge mäß der Theorie der Fourier-Optik ist das auf die hintere Brennebene 326 projizierte Bild die inverse Fourier-transformierte des Bildes in der vorderen Brennebene der zwei ten Linse 310. Das auf die hintere Brennebene 326 projizierte Bild ist F-1[F[u'(x, y)]], was aber gerade u'(x, y) ist. Daher ist das auf den in der hinteren Brennebene 326 angeord neten Wafer 312 projizierte Bild einfach die Ableitung des Bildes des Maskenmusters 330. Hierbei bedeutet die Ableitung des Bildes die Ableitung der Lichtintensität des Bil des. Die Ableitung eines Bildes besitzt schärfere Randmuster. Daher hat die Kombination der ersten Linse 306, des Phasenverschiebungsfilters 308 und der zweiten Linse 310 den Effekt, das Bild des Maskenmusters 330 auf den Wafer 312 mit schärfer definierten Rändern zu übertragen. Somit ist die durch die Beugung bewirkte Unschärfe verringert.The rear end of the phase shift filter 308 is near the front focal plane of the second lens 310 (assuming that the thickness of the phase shift filter 308 is small compared to the focal lengths f and f). According to the theory of Fourier optics, the image projected onto the rear focal plane 326 is the inverse Fourier transform of the image in the front focal plane of the second lens 310 . The image projected onto the back focal plane 326 is F -1 [F [u '(x, y)]], which is just u' (x, y). Therefore, the image projected onto the wafer 312 located in the back focal plane 326 is simply the derivative of the image of the mask pattern 330 . The derivation of the image means the derivation of the light intensity of the image. The derivation of an image has sharper edge patterns. Therefore, the combination of the first lens 306 , the phase shift filter 308 and the second lens 310 has the effect of transferring the image of the mask pattern 330 onto the wafer 312 with sharper defined edges. Thus, the blur caused by diffraction is reduced.
In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorlie genden Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Linse aus der vorherge henden Ausführungsform unnötig. Die Abstände zwischen diversen Komponenten wer den ebenfalls eingestellt. Ein Fotolithografiesystem 400 umfasst die Lichtquelle 302, die Retikelmaske 304, eine Linse 406, den Phasenverschiebungsfilter 308 und den Wafer 312, die jeweils entlang der optischen Achse 314 ausgerichtet sind. Die Retikelmaske 304, die Linse 406, der Phasenverschiebungsfilter 308 und der Wafer 312 sind senk recht zur optischen Achse 314 angeordnet. Die Retikelmaske 304, die Linse 406, der Phasenverschiebungsfilter 308 und der Wafer 312 sind auf einem Halterahmen des Fo tolithografiegeräts, das in den Figuren nicht gezeigt ist, befestigt. Der Halterahmen be sitzt Justiermechanismen, so dass die Abstände zwischen der Retikelmaske 304 und der Linse 406, zwischen der Linse 406 und den Phasenverschiebungsfilter 308 und zwi schen dem Phasenverschiebungsfilter 308 und dem Wafer 312 genau eingestellt wer den können, um ein scharfes Bild auf dem Wafer 312 zu erzeugen.In Fig. 4 is a schematic representation of a further embodiment of the vorlie invention is shown. In this embodiment, a lens from the previous embodiment is unnecessary. The distances between various components are also set. A photolithography system 400 includes light source 302 , reticle mask 304 , lens 406 , phase shift filter 308, and wafer 312 , each of which is aligned along optical axis 314 . The reticle mask 304 , the lens 406 , the phase shift filter 308 and the wafer 312 are arranged perpendicular to the optical axis 314 . The reticle mask 304 , the lens 406 , the phase shift filter 308 and the wafer 312 are mounted on a holding frame of the photolithography device, which is not shown in the figures. The holding frame has adjustment mechanisms so that the distances between the reticle mask 304 and the lens 406 , between the lens 406 and the phase shift filter 308 and between the phase shift filter 308 and the wafer 312 can be precisely adjusted to provide a sharp image on the wafer 312 to generate.
Die Brennweite der Linse 406 ist f. Die Retikelmaske 304 ist zwischen der Lichtquelle 302 und der Linse 406 angeordnet. Der Abstand zwischen der Retikelmaske 304 und der Linse 406 beträgt d0, wobei d0 größer als die Brennweite f ist. Im Betrieb durchläuft von der Lichtquelle 302 ausgehendes Licht die Retikelmaske 304, die Linse 406, den Phasenverschiebungsfilter 308, und projiziert anschließend ein Bild auf den Wafer 312. Der Abstand zwischen dem Wafer 312 und der Linse 406 beträgt d1, wobei d1 größer als die Brennweite f ist. Die Abstände d0 und d1 genügen der Gleichung für dünne Linsen: 1/f = 1/d0 + 1/d1. Der Abstand zwischen dem Wafer 312 und dem Phasenverschie bungsfilter 308 beträgt q. Der Abstand q ist typischerweise so gestaltet, um größer als das 1000fache der kleinsten Linienbreite des Maskenmusters 330 zu sein.The focal length of lens 406 is f. The reticle mask 304 is arranged between the light source 302 and the lens 406 . The distance between the reticle mask 304 and the lens 406 is d 0 , where d 0 is greater than the focal length f. In operation, light from light source 302 passes through reticle mask 304 , lens 406 , phase shift filter 308 , and then projects an image onto wafer 312 . The distance between the wafer 312 and the lens 406 is d 1 , where d 1 is greater than the focal length f. The distances d 0 and d 1 satisfy the equation for thin lenses: 1 / f = 1 / d 0 + 1 / d 1 . The distance between the wafer 312 and the phase shift filter 308 is q. The distance q is typically designed to be greater than 1000 times the smallest line width of the mask pattern 330 .
Das zweidimensionale Maskenmuster 330 der Retikelmaske 304 wird als u(x, y) be schrieben. Gemäß der zuvor beschriebenen Theorie der Fourier-Optik ist das auf den Wafer 312 projizierte Bild die Ableitung des Bildes des Maskenmusters 330 und ist mit einem Verhältnis von d1/d0 vergrößert. Die Maske ist so gestaltet, dass das Größenverhältnis des Maskenmusters 330 zu dem auf dem Wafer abzubildenden Muster gleich d0/di ist. Die Kombination der Linse 406 und des Phasenverschiebungsfilters 308 hat die Wirkung, das Bild des Maskenmusters 330 mit schärfer definierten Rändern auf den Wafer 312 zu übertragen. Somit ist die durch die Beugung bewirkte Unschärfe verrin gert.The two-dimensional mask pattern 330 of the reticle mask 304 is described as u (x, y). According to the previously described theory of Fourier optics, the image projected onto the wafer 312 is the derivative of the image of the mask pattern 330 and is enlarged with a ratio of d 1 / d 0 . The mask is designed such that the size ratio of the mask pattern 330 to the pattern to be imaged on the wafer is d 0 / d i . The combination of lens 406 and phase shift filter 308 has the effect of transferring the image of mask pattern 330 onto wafer 312 with sharper defined edges. Thus, the blur caused by diffraction is reduced.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargelegt und beschrieben wur de, ist es selbstverständlich, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.Although the preferred embodiment of the invention has been set forth and described de, it goes without saying that various changes can be made, without departing from the basic idea and the scope of protection of the invention.
Claims (23)
Anordnen eines Phasenverschiebungsfilters (308) zwischen einer ersten Linse (306) und einer zweiten Linse (310), wobei der Phasenverschiebungsfilter (308) eine variierende Opazität in verschiedenen Gebieten des Phasenverschiebungs filters (308) entsprechend einem vorbestimmten Opazitätsmuster aufweist;
Anordnen der ersten Linse (306) und der zweiten Linse (310) zwischen einer Be lichtungsretikelmaske (304) und einem Wafer (312), wobei die Retikelmaske (304) ein Maskenmuster (330) aufweist; und
Ausrichten einer Lichtquelle (302), der ersten Linse (306), des Phasenverschie bungsfilters (308), der zweiten Linse (310) und des Wafers (312) entlang einer Achse (314);
wobei durch Projizieren des Lichts von der Lichtquelle (302) durch die Retikel maske (304), die erste fokussierende Linse (306), den Phasenverschiebungsfilter (308), die zweite fokussierende Linse (310) auf den Wafer (312) ein erstes Licht intensitätsmuster unmittelbar nach dem Durchgang von Licht durch die Retikel maske (304) gebildet wird, und ein zweites Lichtintensitätsmuster auf dem Wafer (312) gebildet wird;
wobei das erste Lichtintensitätsmuster im Wesentlichen ähnlich zu dem Masken muster (330) und das zweite Lichtintensitätsmuster die Ableitung des ersten Lichtintensitätsmusters ist.1. Method for improving a photolithography method with:
Disposing a phase shift filter (308) between a first lens (306) and a second lens (310), wherein the phase shift filter (308) (308) accordingly has a varying opacity in different areas of the phase shift filters a predetermined Opazitätsmuster;
Disposing the first lens (306) and the second lens (310) between a loading lichtungsretikelmaske (304) and a wafer (312), said reticle (304) having a mask pattern (330); and
Aligning a light source ( 302 ), the first lens ( 306 ), the phase shift filter ( 308 ), the second lens ( 310 ) and the wafer ( 312 ) along an axis ( 314 );
wherein projecting the light from the light source ( 302 ) through the reticle mask ( 304 ), the first focusing lens ( 306 ), the phase shift filter ( 308 ), the second focusing lens ( 310 ) onto the wafer ( 312 ) a first light intensity pattern immediately after the passage of light through the reticle mask ( 304 ), and a second light intensity pattern is formed on the wafer ( 312 );
wherein the first light intensity pattern is substantially similar to the mask pattern ( 330 ) and the second light intensity pattern is the derivative of the first light intensity pattern.
einer ersten fokussierenden Linse (306);
einer zweiten fokussierenden Linse (310);
einer ersten Halterung zum Halten der Maske (304), wobei die erste Halterung zwischen der Lichtquelle (302) und der ersten fokussierenden Linse (306) und mit einem Abstand entfernt von der ersten fokussierenden Linse (306) angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich der Brennweite der ersten fokussierenden Linse (306) ist;
einem zwischen der ersten fokussierenden Linse (306) und der zweiten fokussie renden Linse (319) angeordneten Phasenverschiebungsfilter (308), der zur Modifi zierung der Phase und Intensität des durch den Phasenverschiebungsfilters hin durchtretenden Lichts verwendet ist, wobei der Abstand zwischen dem Phasen verschiebungsfilter (308) und der ersten fokussierenden Linse (306) im Wesentli chen gleich der Brennweite der ersten fokussierenden Linse (306) und der Ab stand zwischen dem Phasenverschiebungsfilter (308) und der zweiten fokussierenden Linse (310) im Wesentlichen gleich der Brennweite der zweiten fokussie renden Linse (310) ist; und
einer zweiten Halterung zum Halten des Wafers (312), wobei das Licht aus der Lichtquelle (302) ein Bild des Maskenmusters durch die erste Linse (306), den Phasenverschiebungsfilter (308), die zweite Linse (310) auf den Wafer (312) proji ziert, wodurch auf dem Wafer (312) ein Bild gebildet ist, das im Wesentlichen gleich der Ableitung der Intensität eines das Maskenmuster (330) repräsentieren den Lichtbildes ist.5. A semiconductor photolithography system used in conjunction with a light source ( 302 ), a photolithography mask ( 304 ) with a mask pattern ( 330 ), and a semiconductor wafer ( 312 ), comprising:
a first focusing lens ( 306 );
a second focusing lens ( 310 );
a first holder for holding the mask ( 304 ), the first holder being arranged between the light source ( 302 ) and the first focusing lens ( 306 ) and at a distance from the first focusing lens ( 306 ) that is substantially equal to that Focal length of the first focusing lens ( 306 );
a phase shift filter ( 308 ) disposed between the first focusing lens ( 306 ) and the second focusing lens ( 319 ) and used to modify the phase and intensity of the light passing through the phase shift filter, the distance between the phase shift filter ( 308 ) and the first focusing lens ( 306 ) substantially equal to the focal length of the first focusing lens ( 306 ) and the distance between the phase shift filter ( 308 ) and the second focusing lens ( 310 ) is substantially equal to the focal length of the second focusing ends Lens ( 310 ); and
a second holder for holding the wafer ( 312 ), the light from the light source ( 302 ) an image of the mask pattern through the first lens ( 306 ), the phase shift filter ( 308 ), the second lens ( 310 ) on the wafer ( 312 ) projected, whereby an image is formed on the wafer ( 312 ) which is substantially equal to the derivation of the intensity of a light image representing the mask pattern ( 330 ).
einer fokussierenden Linse (406) mit einer vorbestimmten Brennweite;
einer ersten Halterung zum Halten der Maske (304), wobei die erste Halterung zwischen der Lichtquelle (302) und der fokussierenden Linse (406) angeordnet ist, und dar Abstand zwischen der ersten Halterung und der fokussierenden Linse (406) größer als die vorbestimme Brennweite ist;
einem Phasenverschiebungsfilter (308) zum Modifizieren der Amplitude und Phase des durch den Phasenverschiebungsfilter durchtretenden Lichts gemäß einem vorbestimmten Muster, wobei der Phasenverschiebungsfilter (308) von der fokus sierenden Linse (406) um einen Abstand entfernt angeordnet ist, der im Wesentli chen gleich der vorbestimmten Brennweite ist; und
einer zweiten Halterung zum Halten des Wafers (312), wobei der Abstand zwi schen der zweiten Halterung größer als die vorbestimmte Brennweite ist, und wo bei ein Maskenmusterbild durch die Linse (406), den Phasenverschiebungsfilter (308) auf den auf der zweiten Halterung befestigten Wafer (312) projiziert ist;
wobei der Phasenverschiebungsfilter (308) das Maskenmusterbild im Ortsfre quenzbereich modifiziert und ein Bild auf dem Wafer (312) erzeugt, das ein Licht intensitätsmuster aufweist, das im Wesentlichen gleich der Ableitung des Lichtin tensitätsmusters des Maskenmusterbildes ist. 12 photo lithography system for use in conjunction with a light source (302), a photolithographic mask (304) with a mask pattern (330) and a semiconductor wafer (312) to a light image of the mask pattern (330) to be projected onto the wafer (312), with :
a focusing lens ( 406 ) having a predetermined focal length;
a first holder for holding the mask ( 304 ), the first holder being arranged between the light source ( 302 ) and the focusing lens ( 406 ), and the distance between the first holder and the focusing lens ( 406 ) being greater than the predetermined focal length is;
a phase shift filter ( 308 ) for modifying the amplitude and phase of the light passing through the phase shift filter in accordance with a predetermined pattern, the phase shift filter ( 308 ) being spaced from the focusing lens ( 406 ) by a distance substantially equal to the predetermined one Focal length is; and
a second holder for holding the wafer ( 312 ), the distance between the second holder being greater than the predetermined focal length, and where, in the case of a mask pattern image through the lens ( 406 ), the phase shift filter ( 308 ) mounted on the one on the second holder Wafer ( 312 ) is projected;
wherein the phase shift filter ( 308 ) modifies the mask pattern image in the spatial frequency range and forms an image on the wafer ( 312 ) that has a light intensity pattern that is substantially equal to the derivative of the light intensity pattern of the mask pattern image.
einer Lichtquelle (302) zum Emittieren von Licht;
einer fokussierenden Linse (406) mit einer vorbestimmten Brennweite;
einer Fotolithografiemaske (304) mit einem Maskenmuster (330), die zwischen der Lichtquelle (302) und der fokussierenden Linse (406) angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen der Maske (304) und der fokussierenden Linse (406) größer als die Brennweite der fokussierenden Linse (406) ist;
einem Phasenverschiebungsfilter (308) mit einer Beschichtung mit variierender Opazität in verschiedenen Gebieten des Phasenverschiebungsfilters, wobei der Phasenverschiebungsfilter (308) von der fokussierenden Linse (406) um einen Ab stand entfernt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich der vorbestimmten Brennweite ist; und
einem Wafer (312), der von der Linse (406) in einem Abstand entfernt angeordnet ist, der größer als die vorbestimmte Brennweite ist, derart, dass, wenn Licht aus der Lichtquelle (302) die Maske (304), die fokussierende Linse (406), den Phasen verschiebungsfilter (308) durchdringt und auf den Wafer fällt, ein deutliches Bild des Maskenmusters (330) auf den Wafer (312) projiziert wird.16. Semiconductor photolithography system with:
a light source ( 302 ) for emitting light;
a focusing lens ( 406 ) having a predetermined focal length;
a photolithographic mask (304) with a mask pattern (330) disposed between the light source (302) and the focusing lens (406), wherein the distance between the mask (304) and the focusing lens (406) greater than the focal length of the focusing lens ( 406 );
a phase shift filter ( 308 ) having a coating of varying opacity in different areas of the phase shift filter, the phase shift filter ( 308 ) being spaced from the focusing lens ( 406 ) by a distance that is substantially equal to the predetermined focal length; and
a wafer ( 312 ) spaced from the lens ( 406 ) greater than the predetermined focal length such that when light from the light source ( 302 ) passes the mask ( 304 ), the focusing lens ( 406 ), the phase shift filter ( 308 ) penetrates and falls on the wafer, a clear image of the mask pattern ( 330 ) is projected onto the wafer ( 312 ).
einer Lichtquelle (302); und
einer optischen Einheit, in der in geordneter Folge und entlang einer Mittelachse ausgerichtet ist: eine erste Halterung zum Halten der Retikelmaske (304), eine erste fokussierende Linse (306), deren optische Achse zur Mittelachse ausgerich tet ist, ein Phasenverschiebungsfilter (308) mit variierender Opazität entlang einer Ebene, die senkrecht zur Mittelachse ist, eine zweite fokussierende Linse (310), deren optische Achse zum Mittelachse ausgerichtet ist, und eine zweite Halterung zum Halten des Wafers (312);
wobei Licht aus der Lichtquelle (302) ein Maskenmusterbild durch die erste fokus sierende Linse (306), den Phasenverschiebungsfilter (308), die zweite fokussierende Linse (310) auf den Wafer (312) projiziert, wobei der Phasenverschiebungs filter (308) die Phase und Intensitätsmuster des Maskenmusterbildes im Ortsfre quenzbereich modifiziert, einen dem Ableiten des Lichtintensitätsmusters des Maskenmusterbildes äquivalenten Vorgang ausführt, um damit ein scharfes Bild auf dem Wafer (312) zu erzeugen, das im Wesentlichen identisch ist zu einer Nachbildung des Maskenmusters (330).20. A photolithography system for projecting an image of a mask pattern ( 330 ) of a reticle mask ( 304 ) onto a semiconductor wafer ( 312 ), comprising:
a light source ( 302 ); and
an optical unit, in which is arranged in an ordered sequence and along a central axis: a first holder for holding the reticle mask ( 304 ), a first focusing lens ( 306 ), the optical axis of which is aligned with the central axis, and a phase shift filter ( 308 ) varying opacity along a plane perpendicular to the central axis, a second focusing lens ( 310 ) whose optical axis is aligned with the central axis, and a second holder for holding the wafer ( 312 );
wherein light, a mask pattern image projected from the light source (302) through the first focus sierende lens (306), the phase shift filter (308), the second focusing lens (310) to the wafer (312), wherein the phase shift filter (308), the phase and modifying the intensity pattern of the mask pattern image in the spatial frequency range, performing an operation equivalent to deriving the light intensity pattern of the mask pattern image, to thereby produce a sharp image on the wafer ( 312 ) that is substantially identical to a replica of the mask pattern ( 330 ).
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| Goodmann, Josef W.: Introduction to Fourier OpticsVerlag Mc Hill, San Francisco 1968, S. 165-171 * |
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