DE102008040058B9

DE102008040058B9 - Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente

Info

Publication number: DE102008040058B9
Application number: DE102008040058.0A
Authority: DE
Inventors: Damian Fiolka; Dr. Totzeck Michael; Alexandra Pazidis; Michael Ricker
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: DE102008040058A1; US20110007293A1; JP2009027162A; US7817250B2; KR20090009128A; US20090021719A1; DE102008040058B4; JP5237708B2; US8395753B2; KR101472137B1

Abstract

Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) und einem Projektionsobjektiv (20),
• wobei die Beleuchtungseinrichtung (10) im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine Objektebene des Projektionsobjektivs (20) beleuchtet und das Projektionsobjektiv (20) diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet;
• wobei in der Beleuchtungseinrichtung (10) eine polarisationsabhängige Transmission derart eingestellt wird, dass sich für wenigstens eine Polarisationsverteilung des auf die Objektebene auftreffenden Lichtes eine inhomogene Intensitätsverteilung in der Objektebene ergibt, wobei diese inhomogene Intensitätsverteilung aufgrund polarisationsabhängiger Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs (20) eine homogene Intensitätsverteilung in der Bildebene ergibt;
• wobei die Beleuchtungseinrichtung (10) und das Projektionsobjektiv (20) jeweils wenigstens ein polarisationssensitives optisches Element mit polarisationsabhängiger Transmissions- und/oder Reflexionscharakteristik aufweisen, wobei die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung (10) und die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente des Projektionsobjektivs (20) miteinander übereinstimmende Transmissionsaufspaltungen aufweisen; und
• wobei zwischen Beleuchtungseinrichtung (10) und Projektionsobjektiv (20) ein optisches Element (760) angeordnet ist, welches eine effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht um 90°±3° bewirkt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage und ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Zur Optimierung des Abbildungskontrastes ist es bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen in der Retikelebene einzustellen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass sich die in der Waferebene ergebende Intensitätsverteilung in unerwünschter Weise abhängig von der in der Beleuchtungseinrichtung eingestellten, d.h. in der Objektebene des Projektionsobjektivs erhaltenen, Polarisationsverteilung ändert. Verantwortlich hierfür ist der Umstand, dass die Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs polarisationsabhängig sind. Dieser bekannte Effekt der polarisationsabhängigen Transmission wird auch als Transmissionsaufspaltung oder „Diattenuation“ bezeichnet. Dieser Effekt wird durch die polarisationsabhängige Transmission von auf den Linsen vorgesehenen Anti-Reflex-Schichten (AR-Schichten) sowie auf etwaigen Spiegeln vorhandenen hochreflektierenden Schichten (HR-Schichten) im Projektionsobjektiv verursacht. So ist bekanntermaßen für eine AR-Schicht T_p größer als T_s, wobei T_P den Transmissionsgrad für die p-Komponente mit Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors parallel zur Einfallsebene und T_s den Transmissionsgrad für die s-Komponente mit Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors senkrecht zur Einfallsebene bezeichnen.
Zur Veranschaulichung dieses Problems zeigen 15a-c in schematischer Darstellung den jeweils in der Waferebene eines Projektionsobjektivs 5 erhaltenen, ortsabhängigen Verlauf der gescannten Intensität (Kurven A₂ , B₂ und C₂ ) in Abhängigkeit von der in der Retikelebene bzw. der Objektebene des Projektionsobjektivs 5 eingestellten Polarisationsverteilung. Dabei wird hier in sämtlichen drei Fällen von einer homogenen Intensitätsverteilung in der Retikelebene ausgegangen (Kurven A₁ , B₁ und C₁ ), wobei jedoch gemäß 15a in der Retikelebene unpolarisiertes Licht, gemäß 15b in der Retikelebene eine radiale Polarisationsverteilung polarisiertes Licht und gemäß 15c in der Retikelebene eine tangentiale Polarisationsverteilung eingestellt wird. Unter „tangentialer Polarisation“ wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Achse gerichteten Radius orientiert sind. Hingegen wird unter „radialer Polarisation“ eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd radial zur optischen Achse orientiert sind.
Ein Vergleich der Kurven A₂ , B₂ und C₂ von 15a, 15b und 15c zeigt, dass sich trotz der jeweils in der Retikelebene vorliegenden homogenen Intensitätsverteilung nur für den unpolarisierten Beleuchtungsmodus von 15a auch in der Waferebene eine homogene Intensitätsverteilung ergibt, wohingegen die polarisationsabhängige Transmission des Projektionsobjektivs 5 gemäß 15b und 15c zu jeweils in der Waferebene örtlich variierenden sowie auch voneinander verschiedenen Intensitätsverteilungen führt.
Sowohl für die Beleuchtungseinrichtung als auch für das Projektionsobjektiv sind diverse Ansätze bekannt, um die Intensitätsverteilung bzw. den Polarisationszustand zu beeinflussen bzw. vorhandene Störungen zu kompensieren.
WO 2005/031467 A2 offenbart in einer Projektionsbelichtungsanlage die Beeinflussung der Polarisationsverteilung mittels einer oder mehrerer Polarisationsmanipulatorvorrichtungen, welche auch an mehreren Positionen angeordnet sowie als in den Strahlengang einführbare, polarisationsbeeinflussende optische Elemente ausgebildet sein können, wobei die Wirkung dieser polarisationsbeeinflussenden Elemente durch Änderung der Position, z.B. Rotation, Dezentrierung oder Verkippung der Elemente variiert werden kann, um auf diese Weise z.B. eine Störung der Polarisationsverteilung in Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv über den Strahlbündelquerschnitt zu kompensieren oder auch die Ausgangspolarisationsverteilung der Beleuchtungseinrichtung in definierter Weise einzustellen.
Aus US 6,774,984 B2 ist es u.a. bekannt, einen in der Beleuchtungseinrichtung eingesetzten Radialpolarisator mit einem im Projektionsobjektiv eingesetzten optischen Rotator zu kombinieren, wobei letzterer das radial polarisierte Licht in tangential polarisiertes Licht umwandelt.
Aus US 2005/0152046 A1 ist es u.a. bekannt, etwa innerhalb der Beleuchtungseinrichtung ein oder mehrere reflektierende Flächen so anzuordnen, dass deren Einfluss auf den Polarisationszustand entweder minimiert oder zur Kompensation einer bei anderen optischen Komponenten auftretenden Polarisationsabhängigkeit maximiert wird.
Aus WO 2005/050325 A1 ist es u.a. bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung eine Polarisationsumwandlungseinrichtung anzuordnen, um eine definierte, an die im Projektionsobjektiv gewünschte Polarisationsverteilung angepasste Polarisationsverteilung bei Austritt aus der Beleuchtungseinrichtung einzustellen.
Aus WO 2006/077849 A1 ist es u.a. bekannt, in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung oder in deren Nähe ein optisches Element zur Umwandlung des Polarisationszustandes anzuordnen, welches eine Mehrzahl variabler optischer Rotatorelemente aufweist, durch welche die Polarisationsrichtung von auftreffendem, linear polarisiertem Licht mit einem variabel einstellbaren Rotationswinkel gedreht werden kann und welche jeweils aus zwei relativ zueinander beweglichen, den Polarisationszustand drehenden Ablenkprismen ausgebildet sind. Der durch diese Rotatorelemente bereitgestellte variable Rotationswinkel bzw. Polarisationszustand wird z.B. auch gemäß dem von einer Einrichtung zur Messung des Polarisationszustandes gelieferten Messergebnis eingestellt, um etwa zwei Systeme aneinander anzupassen.
Aus US 7,027,235 B2 und DE 102 58 732 A1 ist es u.a. bekannt, als Kompensationseinheit zum Ausgleich der polarisationsabhängigen Reflexion von Umlenkspiegeln eine gekippt zur optischen Achse angeordnete und geeignet beschichtete transmissive Platte z.B. im REMA-Objektiv der Beleuchtungseinrichtung anzuordnen. Die schräge Anordnung der transmissiven Platte hat zur Folge, dass ein durch im optischen System vorhandene Umlenkspiegel verursachtes Ungleichgewicht von s- und p-polarisiertem Licht ganz oder teilweise kompensiert wird.
Aus US 6,466,303 B1 ist es u.a. bekannt, in einer Projektionsbelichtungsanlage das Retikel teilweise polarisiert zu beleuchten, um in Verbindung mit der Wirkung von im Projektionsobjektiv nachfolgenden Spiegel eine unpolarisierte Lichtverteilung in der Waferebene zu erzielen.
US 2005/0270608 A1 offenbart u.a. den Einsatz eines Filterelements zur Korrektur einer durch einen Spiegel in der Beleuchtungseinrichtung verursachten Nicht-Uniformität der Transmissionsverteilung.
Aus US 2005/0237527 A1 ist u.a. der Einsatz eines polarisierenden Elements in der Beleuchtungseinrichtung zur Einstellung eines gewünschten Polarisationsverhältnisses des Beleuchtungslichtes mit dem Ziel der Einstellung einer gleichförmigen Intensitätsverteilung auf Retikelebene bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, bei welcher eine unerwünschte Änderung der in der Waferebene erhaltenen Intensitätsverteilung abhängig von der in der Beleuchtungseinrichtung eingestellten Polarisationsverteilung minimiert wird.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
Eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf,

- wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine Objektebene des Projektionsobjektivs beleuchtet und das Projektionsobjektiv diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet;
- wobei in der Beleuchtungseinrichtung eine polarisationsabhängige Transmission derart eingestellt wird, dass sich für wenigstens eine Polarisationsverteilung des auf die Objektebene auftreffenden Lichtes eine inhomogene Intensitätsverteilung in der Objektebene ergibt, wobei diese inhomogene Intensitätsverteilung aufgrund polarisationsabhängiger Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs eine homogene Intensitätsverteilung in der Bildebene ergibt;
- wobei die Beleuchtungseinrichtung und das Projektionsobjektiv jeweils wenigstens ein polarisationssensitives optisches Element mit polarisationsabhängiger Transmissions- und/oder Reflexionscharakteristik aufweisen, wobei die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung und die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente des Projektionsobjektivs miteinander übereinstimmende Transmissionsaufspaltungen aufweisen; und
- wobei zwischen Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv ein optisches Element angeordnet ist, welches eine effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht um 90°±3° bewirkt.

Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird die Intensitätsverteilung in der Bildebene als homogen angesehen, sofern sich für den sogenannten PV-Wert („Peak-to-Value“-Wert) der gescannten Intensität in der Bildebene ein Wert von weniger als 4% ergibt. Vorzugsweise beträgt der PV-Wert weniger als 2%, weiter bevorzugt weniger als 0.5%. Der PV-Wert einer Intensitätsverteilung ist definiert als die Differenz zwischen maximaler und minimaler Intensität (PV =I_max-I_min). Ein PV-Wert von PV= 4% entspricht einem Wert der „Uniformity“ (Uniformität, Gleichmäßigkeit) von U= 2%, wobei die „Uniformity“ U definiert ist als U= (I_max-I_min)/(I_max+I_min) und wobei vorausgesetzt wird, dass Intensitätsmaximum und Intensitätsminimum nach Normierung symmetrisch zum Wert Eins (bzw. 100%) liegen.
Die erfindungsgemäß erfolgende Einstellung einer homogenen Intensitätsverteilung in der Bildebene sowie auch die vorstehenden Werte des PV-Wertes bzw. der „Uniformity“ zur Charakterisierung der in der Bildebene eingestellten Homogenität der Intensitätsverteilung beziehen sich jeweils auf das Verhalten der Projektionsbelichtungsanlage ohne in die Projektionsbelichtungsanlage eingebautes Retikel.
Gemäß einem anderen Ansatz betrifft die Erfindung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv,

- wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine Objektebene des Projektionsobjektivs beleuchtet und das Projektionsobjektiv diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet;
- wobei wenigstens ein Korrekturelement vorgesehen ist, welches eine polarisationssensitive Transmissionscharakteristik aufweist und eine polarisationsabhängige Transmission derart einstellt, dass für wenigstens eine Polarisationsverteilung des auf die Objektebene auftreffenden Lichtes eine ohne das Korrekturelement vorhandene Störung der in der Bildebene erhaltenen Intensitätsverteilung wenigstens teilweise korrigiert wird;
- und wobei das Korrekturelement zumindest in unmittelbarer Nähe einer Pupillenebene oder zumindest in unmittelbarer Nähe einer Feldebene angeordnet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, in einer Projektionsbelichtungsanlage den Effekt einer vorhandenen, unerwünschten Charakteristik bzw. Störung der Polarisationseigenschaften auf das im Photoresist erhaltene Abbildungsergebnis, also das Vorliegen polarisationsbedingter Intensitätsfehler, durch einen geeigneten Vorhalt, der insbesondere mittels eines oder mehrerer Korrekturelemente eingestellt werden kann, die ihrerseits einen definierten Intensitätsverlauf einstellen, zu korrigieren. Insbesondere kann gemäß der Erfindung die Intensitätsverteilung in der Retikelebene gezielt „verstimmt“ werden, um in der Bildebene (d.h. auf dem mit Photoresist beschichteten Wafer) eine homogene Intensitätsverteilung zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet insbesondere das Konzept, Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv hinsichtlich jeweils vorhandener, polarisationssensitiver optischer Elemente und der durch diese bewirkten Transmissionsaufspaltung nicht voneinander separat, sondern als miteinander eine Einheit bildend zu betrachten. Anstatt also etwa eine separate bzw. unabhängige Kompensation der polarisationsabhängigen Transmissionseigenschaften („Diattenuation“, Transmissionsaufspaltung) in der Beleuchtungseinrichtung vorzunehmen und in der Retikelebene für ein bestimmtes Beleuchtungssetting bzw. eine bestimmte Polarisationsverteilung eine homogene Intensitätsverteilung einzustellen, wird gezielt durch die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung eine inhomogene Intensitätsverteilung in der Objektebene des Projektionsobjektivs erzeugt. Diese inhomogene Intensitätsverteilung wird dann erst durch die hinzutretende Transmissionsaufspaltung im Projektionsobjektiv zu der - letztlich relevanten - homogenen Intensitätsverteilung in der Bildebene des Projektionsobjektivs. Dabei wird gegebenenfalls auch ein gewisser Intensitätsverlust in Kauf genommen, da die Optimierung auf die o.g. polarisationsabhängige Transmissionscharakteristik und nicht auf maximale Transmission erfolgt.
Der Umstand, dass sich im System eines oder mehrere auf den Polarisationszustand abgestimmte Elemente (bzw. Korrekturelemente zur Korrektur einer polarisationsabhängigen Störung der Intensitätsverteilung) befinden, führt dazu, dass grundsätzlich auch kürzere Schaltzeiten realisiert werden können, da ein verbleibender, durch eine Einrichtung zur Änderung einer Feldvariation der Intensität gegebenenfalls noch bereitzustellender Korrekturhub reduziert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Beleuchtungseinrichtung und das Projektionsobjektiv jeweils wenigstens ein polarisationssensitives optisches Element mit polarisationsabhängiger Transmissions- und/oder Reflexionscharakteristik auf, wobei die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung und die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente des Projektionsobjektivs miteinander übereinstimmende Transmissionsaufspaltungen aufweisen. Dabei ist zwischen Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv ein optisches Element angeordnet, welches eine effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht um 90°±3° bewirkt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes besteht darin, dass nach erfolgter Abstimmung von Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv aufeinander bei einem nachfolgenden Wechsel des Beleuchtungssettings bzw. der Polarisationsverteilung in der Beleuchtungseinrichtung etwa von radialer Polarisation zu tangentialer Polarisation die erwünschte, homogene Intensitätsverteilung in der Waferebene ohne zusätzliche zu treffende Maßnahmen bzw. Manipulationen automatisch erhalten bleibt, da die Gegenläufigkeit der Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung einerseits und der Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente des Projektionsobjektivs andererseits hinsichtlich der Transmissionsaufspaltung weiterhin gegeben bleibt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine optische Achse und ein Korrekturelement mit wenigstens einer zu dieser optischen Achse gekippt angeordneten Planplatte auf. Vorzugsweise besitzt die Planplatte eine vom Polarisationszustand und vom Einfallswinkel der hindurchtretenden Strahlung abhängige Transmissionscharakteristik.
Gemäß einer Ausführungsform ist im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein in der Bildebene angeordnetes Substrat in einer vorbestimmten Scanrichtung relativ zu dem Projektionsobjektiv bewegbar, wobei eine Drehachse, um welche die wenigstens eine Planplatte zur optischen Achse gekippt ist, parallel zu dieser Scanrichtung verläuft. Mittels einer derart gekippten Planplatte kann ein polarisationsinduzierter, linear ortsabhängiger Verlauf der Intensität in der Waferebene korrigiert werden, wie er insbesondere bei Verwendung polarisierter Beleuchtungssettings in der Beleuchtungseinrichtung auftritt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Planplatte eine dielektrische Beschichtung auf, mittels der unter Beibehaltung der gewünschten Abhängigkeit der Transmissionscharakteristik der Planplatte von Polarisation und Einfallswinkel des hindurchtretenden Lichtes die effektiven Transmissionsverluste durch geeignete Einstellung des Transmissionsverhaltens für s- und p-polarisiertes Licht minimiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Korrekturelement eine Mehrzahl von Planplatten auf. Vorzugsweise sind diese Planplatten in ihrem Kippwinkel zur optischen Achse unabhängig voneinander einstellbar. Eine solche Anordnung ist u.a. wegen des in der Regel begrenzten Bauraums vorteilhaft, da infolge der kompakten Ausbildung der einzelnen Planplatten relativ große Stellwinkel einstellbar sind, ohne dass hierzu ein großer Bauraum für das Korrekturelement in Lichtausbreitungsrichtung bzw. entlang der optischen Achse erforderlich ist.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Abstimmung der polarisationssensitiven optischen Elemente von Beleuchtungseinrichtung einerseits und Projektionsobjektiv andererseits unter Einbeziehung der lichtempfindlichen Schicht (d.h. des Photoresists), mit welchem das in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnete Substrat beschichtet wird. Dieser Photoresist führt zwar hinsichtlich einer bereits homogen eingestellten Intensitätsverteilung im Falle einer ebenfalls homogenen Polarisationsverteilung im Wesentlichen nur einen Offset und keine Feldabhängigkeit ein. Jedoch kann im Falle einer örtlich variierenden Polarisationsverteilung des auf den Photoresist auftreffenden Lichtes das - gemäß den Fresnelschen Formeln polarisationsabhängige - Reflexionsverhalten des Photoresists einen feldabhängigen Beitrag des Photoresists zur Transmissionsverteilung und damit eine örtliche Variation der durch das Licht in dem Photoresist hervorgerufenen Reaktionen liefern.
Die Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Wirkung des Photoresists kann dabei beispielsweise so erfolgen, dass der zur Bestimmung der Homogenität der Intensitätsverteilung in der Waferebene verwendete Sensor, welcher auch als „Spot-Sensor“ bezeichnet wird und eine Lichteintrittsöffnung (= „Pinhole“), einen UV-Konverter zur Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht und eine Photodiode zur Aufnahme des sichtbaren Lichtes aufweist, bereits von vornherein so ausgelegt wird, dass er eine polarisationsabhängige Transmission des Photoresists („Diattenuation“) simuliert, was z.B. durch geeignete Auslegung von in diesem Sensor vorhandenen dielektrischen Elementen, z. B. in der Photodiode oder der Glasplatte des UV-Konverters, realisiert werden kann. Bei Einstellung der Intensitätsverteilung gemäß dem Signal eines solchen, den Photoresist simulierenden Spot-Sensors weist somit unter Einbeziehung der im Photoresist auftretenden Effekte das zur Abbildung beitragende Licht eine homogene Intensitätsverteilung auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung wenigstens einen mit einer HR-Schicht versehenen Ablenkspiegel auf. Dieser Ablenkspiegel ist vorzugsweise zumindest in unmittelbarer Nähe einer Pupillenebene angeordnet. In diesem Falle entsprechen unterschiedliche Winkel auf dem Ablenkspiegel unterschiedlichen Orten in einer Feldebene, d.h. insbesondere der Retikelebene. Eine Winkelabhängigkeit der Reflektivität des Ablenkspiegels kann somit in eine gewünschte Feldabhängigkeit transformiert werden, um auf diese Weise einen geeigneten Vorhalt für die Feldabhängigkeit des Projektionsobjektivs zu schaffen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine optische Achse auf und beleuchtet ein rechteckförmiges Retikelfeld in der Objektebene des Projektionsobjektivs, wobei die Längsachse dieses rechteckförmigen Retikelfeldes senkrecht zu einer Drehachse angeordnet ist, um welche der Ablenkspiegel relativ zur optischen Achse gekippt ist. Diese Anordnung besitzt den Vorteil einer stärkeren Abstimmbarkeit an die Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs infolge einer größeren Variation des Einfallswinkels des vom Ablenkspiegel reflektierten Lichtes, so dass das die HR-Schicht des Ablenkspiegels gewählte Schichtdesign auch eine vergleichsweise geringe Komplexität aufweisen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine Linse in der Beleuchtungseinrichtung und/oder dem Projektionsobjektiv mit einer antireflektierenden Beschichtung (AR-Schicht) versehen, für welche T_s größer als Tp ist, wobei Tp den Transmissionsgrad für die p-Komponente und T_s den Transmissionsgrad für die s-Komponente von auf diese Beschichtung auftreffendem Licht bezeichnet. Wenn die betreffende Linse mit der vom üblichen Verhalten einer AR-Schicht abweichenden Transmissionsaufspaltung beispielsweise in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, kann auf diese Weise etwa eine Kompensation der Transmissionsaufspaltung einer im Projektionsobjektiv vorgesehenen Linse, die mit einer AR-Schicht mit üblicher Transmissionsaufspaltung (d.h. mit T_s kleiner als T_P) erzielt werden, und umgekehrt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figurenliste
Es zeigen:

1a-c schematische Darstellungen von jeweils in der Retikelebene einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eingestellten bzw. in der Waferebene erhaltenen örtlichen Intensitätsverläufen für unterschiedliche Polarisationsverteilungen zur Erläuterung des allgemeinen Konzeptes der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung;
3 ein Diagramm, welches eine typische, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingestellte Einfallswinkelabhängigkeit der Reflektivität des in der Beleuchtungseinrichtung von 2 vorhandenen Ablenkspiegels zeigt;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der relativen Anordnung von Ablenkspiegel und Retikelfeld bei der Beleuchtungseinrichtung von 2 gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 ein Diagramm, welches für eine weitere bevorzugte Ausführungsform eine typische Einfallswinkelabhängigkeit der Reflektivität des in der Beleuchtungseinrichtung von 2 vorhandenen Ablenkspiegels zeigt;
6 eine schematische Darstellung der relativen Anordnung von Ablenkspiegel und Retikelfeld gemäß der Ausführungsform von 5;
7 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung zur Erläuterung eines weiteren Ansatzes zur Realisierung der vorliegenden Erfindung;
8-11 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkung eines gemäß einem weiteren Ansatz der vorliegenden Erfindung in der Beleuchtungseinrichtung eingesetzten Korrekturelements zur Korrektur eines polarisationsinduzierten, unerwünschten Verlaufs in der Intensitätsverteilung;
12a-b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Korrekturelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform;
13 eine Anordnung zur Änderung einer Feldvariation der Intensität gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
14 eine beispielhafte Anordnung eines erfindungsgemäßen Korrekturelements in einer Beleuchtungseinrichtung; und
15a-c und 16a-c schematische Darstellungen von in der Retikelebene bzw. in der Waferebene einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen, ortsabhängigen Intensitätsverläufen für unterschiedliche Polarisationsverteilungen gemäß dem Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren wird zunächst das erfindungsgemäße Konzept unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von 1a-c erläutert.
In 1a-c, in denen jeweils eine Beleuchtungseinrichtung 10 und ein Projektionsobjektiv 20 einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage schematisch angedeutet sind, ist jeweils der ortsabhängige Intensitätsverlauf in der Retikelebene bzw. der Objektebene des Projektionsobjektivs 20 (Kurven D₁, E₁ und F₁) sowie der sich in der Waferebene bzw. der Bildebene des Projektionsobjektivs 20 ergebende ortsabhängige Verlauf der gescannten Intensität (Kurven D₂ , E₂ und F₂ ) schematisch dargestellt. Dabei unterscheiden sich 1a-c zunächst insbesondere durch die in der Retikelebene vorhandene Polarisationsverteilung, wobei konkret gemäß 1a in der Retikelebene unpolarisiertes Licht, gemäß 1b in der Retikelebene radial polarisiertes Licht und gemäß 1c in der Retikelebene tangential polarisiertes Licht vorliegt.
Des Weiteren unterscheiden sich die in 1a, 1b bzw. 1c in der Retikelebene eingestellten Intensitätsverteilungen, da nämlich nur für den Fall der unpolarisierten Beleuchtung (1a) eine homogene Intensitätsverteilung in der Retikelebene eingestellt wird (Kurve D₁ ). Hingegen ist die Beleuchtungseinrichtung 10 so ausgelegt, dass sich für die vom unpolarisierten Zustand verschiedenen Polarisationsverteilungen in der Retikelebene Intensitätsverläufe ergeben, welche ortsabhängig über die Retikelebene variieren (Kurven E₁ bzw. F₁ ). Diese örtliche Variation der Intensitätsverteilung wird durch die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente in der Beleuchtungseinrichtung 10, d.h. insbesondere die auf den Linsen vorhandenen AR-Schichten sowie auf den Spiegeln vorhandenen HR-Schichten, verursacht.
Das Projektionsobjektiv 20 enthält ebenfalls polarisationssensitive optische Elemente insbesondere in Form von AR- und/oder HR-Schichten, welche den sich in der Waferebene des Projektionsobjektivs 20 ergebenden, ortsabhängigen Intensitätsverlauf bestimmen.
Wie aus 1b und 1c jeweils ersichtlich ist, ist die in der Waferebene erhaltene Intensitätsverteilung jeweils homogen (Kurven E₂ bzw. F₂ ). Dies wird dadurch erreicht, dass die polarisationsabhängigen Transmissionseigenschaften hinsichtlich der örtlichen Variation der Intensität in der Retikelebene bzw. der Waferebene für die Beleuchtungseinrichtung einerseits und das Projektionsobjektiv andererseits gerade gegenläufig sind, sich also gegenseitig aufheben. Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch geeignete Abstimmung der polarisationssensitiven optischen Elemente (insbesondere AR-Schichten bzw. HR-Schichten) in der Beleuchtungseinrichtung auf die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente im Projektionsobjektiv erzielt, wie im Weiteren näher erläutert wird.
2 zeigt - in vereinfachter Darstellung des bekannten Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung - eine Lichtquelle 210, ein Zoom-Axikon-System 220 und einen Lichtintegratorstab 230, hinter welchem sich eine Feldebene mit einem (nicht dargestellten) Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 240 auf eine in der Retikelebene angeordnete Maske (Retikel) 250 abgebildet wird. Bestandteil des REMA-Objektivs 240 ist insbesondere in Ablenkspiegel 245, welcher mit einer polarisationssensitiven HR-Schicht versehen ist.
Wie in 4 schematisch angedeutet ist, verläuft gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Längsachse des rechteckförmigen Retikelfeldes F (x-Richtung) parallel zur Drehachse, um welche der Ablenkspiegel 245 relativ zur optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung gedreht bzw. gekippt ist. Die Scanrichtung verläuft hier senkrecht zur Längsachse des rechteckförmigen Retikelfeldes F, d.h. in y-Richtung. Dabei sind in 4 zur Vereinfachung die Linsen vor und nach dem Ablenkspiegel 245 weggelassen, da hier nur die Relativstellung von Ablenkspiegel 245 zu Retikelfeld F betrachtet werden soll.
Ein beispielhafter Verlauf der sich auf dem Ablenkspiegel 245 ergebenden Reflektivität als Funktion des Einfallswinkels α in x-Richtung ist in 3 dargestellt. Dabei bezeichnet R_s die Reflektivität für s-polarisiertes Licht, und R_p bezeichnet die Reflektivität für p-polarisiertes Licht. R_s und R_p zeigen im Abhängigkeit vom Einfallswinkel bis auf einen konstanten Offset einen komplementären Verlauf.
Gemäß einem Ansatz der Erfindung wird nun die auf dem Ablenkspiegel 245 befindliche HR-Schicht zur Abstimmung der polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristik der Beleuchtungseinrichtung an diejenige des Projektionsobjektivs so ausgelegt, dass die polarisationsabhängige Transmissionskurve der Beleuchtungseinrichtung über die Retikelebene und die polarisationsabhängige Transmissionskurve des Projektionsobjektivs über die Waferebene zueinander gegenläufig bzw. komplementär sind, sich also insofern gegenseitig aufheben, als sich im Ergebnis in der Waferebene eine homogene Intensitätsverteilung ergibt.
Da der Ablenkspiegel 245 zumindest in unmittelbarer Nähe einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, entsprechen unterschiedliche Winkel auf dem Ablenkspiegel 245 unterschiedlichen Orten in einer Feldebene, d.h. insbesondere der Retikelebene. Dies wird erfindungsgemäß ausgenutzt, da die Winkelabhängigkeit der Reflektivität des Ablenkspiegels 245 in eine Feldabhängigkeit transformiert wird, welche einen geeigneten Vorhalt der Feldabhängigkeit des Projektionsobjektivs 20 schafft.
Wenngleich die Wahl der auf dem Ablenkspiegel 245 befindlichen HR-Schicht eine besonders geeignete Möglichkeit zur gezielten Abstimmung der polarisationsabhängigen Transmissionskurve der Beleuchtungseinrichtung darstellt, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Allgemein kann bei der Abstimmung der polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristik der Beleuchtungseinrichtung so vorgegangen werden, dass eine Reihenschaltung von jeweils mit AR-Schichten („AR-Coatings“) versehenen Linsen sowie ggf. mit HR-Schichten („HR-Coatings“) versehenen Spiegeln zugrundegelegt wird, wobei jede Linsen- bzw. Spiegeloberfläche einen Freiheitsgrad bildet. Das Design kann so abgestimmt werden, dass sich der gewünschte Verlauf der Transmissionscharakteristik in der Beleuchtungseinrichtung ergibt. Dabei wird gegebenenfalls auch ein Intensitätsverlust in Kauf genommen, da die Optimierung auf die o.g. polarisationsabhängige Transmissionscharakteristik und nicht auf maximale Transmission erfolgt.
Dabei ist es in der Regel ausreichend, die Optimierung auf eine zum Projektionsobjektiv komplementäre, polarisationsabhängige Transmissionscharakteristik etwa für p-polarisiertes Licht (bei einer radialen Polarisationsverteilung) vorzunehmen, da sich etwa bei einem Umschalten auf s-polarisiertes Licht (bei einer tangentialen Polarisationsverteilung) in der Beleuchtungseinrichtung -ebenso wie im Projektionsobjektiv- automatisch gemäß 3 bis auf einen konstanten Offset ein komplementärer Verlauf hinsichtlich der Abhängigkeit der Reflektivitäten R_s und R_p vom Einfallswinkel ergibt.
Die Abstimmung von Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv aufeinander kann auch so erfolgen, dass eine inhomogene Transmissionsaufspaltung („Diattenuation“), welche in der Beleuchtungseinrichtung vorliegt, in dem Projektionsobjektiv kompensiert bzw. vorgehalten wird. Dabei kann es sich bei der besagten Transmissionsaufspaltung in der Beleuchtungseinrichtung insbesondere um den häufig beobachtbaren Effekt handeln, der darauf beruht, dass die AR-Schichten im Wesentlichen einen rotationssymmetrischen Verlauf der Transmissionsaufspaltung liefern, wohingegen die HR-Schichten (etwa auf dem Ablenkspiegel im Zoom-Axikon-System oder dem Ablenkspiegel in der Pupillenebene des REMA-Objektivs) einen konstanten, nicht rotationssymmetrischen Verlauf der Transmissionsaufspaltung zeigen, so dass die Überlagerung beider Beiträge in bestimmten (z.B. horizontalen) Bereichen der Pupillenebene zu einer Verstärkung der Transmissionsaufspaltung und in anderen (z.B. vertikalen) Bereichen der Pupillenebene zu einer Abschwächung der Transmissionsaufspaltung führt. Dieser Effekt führt in Verbindung z.B. mit einer Quadrupol-Beleuchtungssetting zu einer inhomogenen Intensitätsverteilung des in der Retikelebene der Beleuchtungseinrichtung eingestrahlten Lichtes.
Die vorstehend beschriebene, inhomogene Verteilung der Transmissionsaufspaltung in der Beleuchtungseinrichtung kann nun im Projektionsobjektiv vorgehalten werden. Dies hat den Vorteil, dass etwa ein Vorhalt in der Maske nicht erforderlich ist.
Hierzu bieten sich zum einen die in einem katadioptrischen Projektionsobjektiv vorhandenen Spiegel an. Das erläuterte Konzept kann aber grundsätzlich auch in einem rein refraktiven Projektionsobjektiv realisiert werden, indem nämlich der Vorhalt auf den AR-Schichten der Linsen des Projektionsobjektivs erfolgt. Dabei kann insbesondere zur Realisierung eines Vorhalts zu der vorstehend beschriebenen, in der Beleuchtungseinrichtung erhaltenen inhomogenen Intensitätsverteilung der Umstand ausgenutzt werden, dass eine pupillennahe Linse eine relativ große Subapertur aufweist und einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Verlauf der Transmissionsaufspaltung erzeugt, wohingegen eine feldnahe Linse eine relativ kleine Subapertur aufweist und - wegen des vergleichsweise geringen ausgeleuchteten Anteils - einen im Wesentlichen konstanten Verlauf der Transmissionsaufspaltung erzeugt, der sich mit dem besagten rotationssymmetrischen Verlauf der pupillennahen Linsen überlagert. Somit lässt sich durch geeignete Abstimmung der pupillen- bzw. feldnahen Linsen bzw. der auf diesen vorgesehenen AR-Schichten auch eine gegenläufige Charakteristik der Transmissionsaufspaltung relativ zu der Beleuchtungseinrichtung einstellen.
Des Weiteren können auch generell die pupillennahen Linsen im Projektionsobjektiv relativ zu den pupillennahen Linsen in der Beleuchtungseinrichtung mit einer inversen Transmissionsaufspaltung versehen werden. Die feldnahen Linsen im Projektionsobjektiv können hingegen relativ zu den feldnahen Linsen in der Beleuchtungseinrichtung bzw. relativ zu den Spiegeln in der Beleuchtungseinrichtung mit einer inversen Transmissionsaufspaltung versehen werden (wobei die besagten Spiegel in ihrem relativ hohen, konstanten Anteil der Transmissionsaufspaltung mit der Wirkung einer feldnahen Linse vergleichbar sind).
Gemäß einem weiteren, anhand von 5 und 6 erläuterten Ausführungsbeispiel wird das Retikelfeld F gegenüber der vorstehend anhand von 2 erläuterten Anordnung um 90° gedreht, so dass sich die in 6 schematisch dargestellte Anordnung ergibt. Auch in 6 sind zur Vereinfachung die Linsen vor und nach dem Ablenkspiegel 245 weggelassen, da nur die Relativstellung von Ablenkspiegel 245 zu Retikelfeld F betrachtet werden soll. Dabei verläuft die Längsachse des rechteckförmigen Retikelfeldes F (x-Richtung) senkrecht zur Drehachse, um welche der Ablenkspiegel 245 gedreht bzw. gekippt ist. Mit anderen Worten verläuft gemäß 6 die Längsrichtung (x-Richtung) des rechteckförmigen Retikelfeldes F in der gleichen Ebene, in welcher auch der Ablenkspiegel 245 gekippt ist, wobei der Ablenkspiegel 245 in diesem Fall den in 5 dargestellten Verlauf der Abhängigkeit der Reflektivität vom Einfallswinkel in x-Richtung aufweist.
Die anhand von 5 und 6 beschriebene Anordnung besitzt den Vorteil, dass aufgrund der Kippung des Ablenkspiegels 245 um 45° die Winkel entlang der x-Richtung im Vergleich zur Anordnung von 3 wesentlich stärker variieren, so dass sich eine stärkere Abstimmbarkeit an die Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs ergibt. Infolge dieser größeren Variation des Einfallswinkels kann das für die HR-Schicht des Ablenkspiegels 245 gewählte Schichtdesign relativ zu der Anordnung von 4 eine vergleichsweise geringe Komplexität aufweisen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 7 ein weiterer erfindungsgemäßer Ansatz erläutert. Dabei zeigt 7 einen zu 2 analogen Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung, wobei einander entsprechende bzw. funktionsgleiche Elemente mit um 500 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
Im Unterschied zu der Anordnung von 2 ist gemäß 7 unmittelbar vor der Maske (Retikel) 750 bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung ein zusätzliches optisches Element 760 angeordnet, welches die Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht effektiv um 90° dreht. Gemäß einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das optische Element auch unmittelbar nach der Maske 750 bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung angeordnet sein. Allgemein ist zwischen Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv ein zusätzliches optisches Element angeordnet, welches eine effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht um 90°±3° bewirkt.
Bei dem optischen Element 760 kann es sich beispielsweise um eine Lambda/2-Platte aus optisch einachsigem, bei der verwendeten Arbeitswellenlänge (z.B. 193 nm) hinreichend lichtdurchlässigem Material (z.B. Magnesiumfluorid, MgF₂) handeln. Ferner kann es sich bei dem optischen Element 760 auch um eine Planplatte aus optisch aktivem Material (z.B. kristallinem Quarz) handeln, bei der die optische Kristallachse parallel zur optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung orientiert ist (so genannter optischer Rotator) und deren Dicke so gewählt ist, dass die Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht durch den Effekt der zirkularen Doppelbrechung effektiv um 90° (d.h. allgemein um 90°+N*180°, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich Null) gedreht wird. Bei Verwendung von synthetischem, optisch aktivem kristallinen Quarz mit einem spezifischen Drehvermögen von etwa 323.1° pro Millimeter bei einer Wellenlänge von 193nm und einer Temperatur von 21.6°C entspricht diese Bedingung einer Dicke der betreffenden Planplatte von etwa d ≈(278.5 + N*557)µm.
Die durch das zusätzliche optische Element 760 bewirkte effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung um 90° hat in bekannter Weise zur Folge, dass die senkrechte Komponente des elektrischen Feldstärkevektors von durch das optische Element 760 hindurchtretendem Licht (d.h. der s-Anteil) mit der parallelen Komponente des elektrischen Feldstärkevektors (d.h. der p-Anteil) in Bezug auf das System der Beleuchtungseinrichtung bzw. des Projektionsobjektivs vertauscht wird.
Der Einsatz des zusätzlichen optischen Elements 760 gemäß 7 hat zunächst zur Folge, dass anstelle der in der die Maske 750 aufweisenden Retikelebene gewünschten Polarisationsverteilung in der Beleuchtungseinrichtung die entsprechend inverse bzw. orthogonale Polarisationsverteilung eingestellt werden muss. Wenn also beispielsweise eine tangentiale Polarisationsverteilung in der Retikelebene gewünscht ist, hat das durch die Beleuchtungseinrichtung hindurchtretende Licht vor dem zusätzlichen optischen Element 760 eine radiale Polarisationsverteilung aufzuweisen, damit sich nach der effektiven Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung um 90° infolge der Wirkung des optischen Elements 760 die gewünschte tangentiale Polarisationsverteilung ergibt.
Des Weiteren erfolgt bei dem in 7 gewählten Aufbau die Abstimmung der polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristik der Beleuchtungseinrichtung an diejenige des Projektionsobjektivs im Unterschied zu dem Aufbau von 2 derart, dass diese polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristika gemäß 7 zumindest im Wesentlichen identisch (und somit nicht zueinander gegenläufig bzw. komplementär) sind. Im Ergebnis wird dann aufgrund der Wirkung des zusätzlichen optischen Elements 760 bei dem Aufbau von 7 ebenso wie bei dem Aufbau von 2 eine homogene Intensitätsverteilung in der Waferebene erzielt.
Allgemein wird bei der vorliegenden Erfindung der Effekt einer in der Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen, unerwünschten Charakteristik bzw. Störung der Polarisationseigenschaften auf das im Photoresist erhaltene Abbildungsergebnis, also ein polarisationsbedingter Intensitätsfehler, mittels eines oder mehrerer Korrekturelemente, die ihrerseits einen definierten Intensitätsverlauf einstellen, korrigiert. Konkret erfolgt dies gemäß der Erfindung dadurch, dass die Intensitätsverteilung auf Retikelebene gezielt „verstimmt“ wird, um in der Bildebene (d.h. auf dem mit Photoresist beschichteten Wafer) eine homogene Intensitätsverteilung zu erhalten.
Im Folgenden wird eine weitere bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes erläutert. Hierbei handelt es sich um die Kompensation eines polarisationsinduzierten, linear inhomogenen Verlaufs der Intensität in der Waferebene. Ein solcher linearer Anteil in einem ortsabhängigen Verlauf wird auch als „Tilt“ bezeichnet und tritt insbesondere bei Verwendung polarisierter Beleuchtungssettings in der Beleuchtungseinrichtung auf.
16a-c dient zur Erläuterung dieses Problems, wobei 16a zunächst für den Fall der Einstellung von unpolarisiertem Licht über das Retikelfeld eine in x-Richtung (ebenso wie in y-Richtung) konstante IPS-Verteilung (Kurve G₁ ) sowie auch eine konstante Intensitätsverteilung (Kurve G₂ ) zeigt. Nach Durchgang durch das Projektionsobjektiv 5 ergibt sich ebenfalls eine konstante Intensitätsverteilung (Kurve G₃ ). Insoweit Polarisationseffekte auftreten, haben diese keinen oder zumindest einen um die Feldmitte in der Waferebene punktsymmetrischen Feldverlauf.
In 16b wird von der Einstellung einer linearen Polarisationsverteilung mit in x-Richtung verlaufender Polarisationsvorzugsrichtung („x-Polarisation“) sowie weiterhin konstanter Intensitätsverteilung ausgegangen. Die Photonen weisen gemäß 16b über die Retikelebene in x-Richtung unterschiedliche Polarisation auf, was zu einem linearen Beitrag zu einer örtlichen Variation der IPS-Verteilung in x-Richtung führt (Kurve H₁ ).
Das Projektionsobjektiv 5 wirkt nun in Verbindung mit der auf dem Wafer befindlichen lichtempfindlichen Schicht bzw. dem Photoresist wie ein schwacher Polarisator, kann also z.B. für s-polarisiertes Licht einen geringeren Transmissionsgrad auf als für p-polarisiertes Licht aufweisen. Dabei ist zu beachten, dass unter dem s-polarisierten Lichtanteil der Lichtanteil mit bezüglich der Einfallsebene senkrechter Orientierung des elektrischen Feldstärkevektors verstanden wird, wohingegen unter dem p-polarisierten Lichtanteil der Lichtanteil mit zur Einfallsebene paralleler Orientierung des elektrischen Feldstärkevektors verstanden wird. Beispielsweise liegt bei einem sogenannten Dipol-X-Setting mit y-Polarisation (d.h. einem Dipol-Beleuchtungssetting mit einander in X-Richtung gegenüberliegenden Beleuchtungspolen, innerhalb derer die Polarisationsvorzugsrichtung in y-Richtung verläuft) bezüglich der Oberflächen im Projektionsobjektiv nahezu ausschließlich s-polarisiertes Licht vor.
Die in der Retikelebene vorliegende Polarisationsverteilung wird in eine in der Waferebene erhaltene Intensitätsverteilung transformiert, welche im Ergebnis ebenfalls linear in x-Richtung variiert (Kurve H₃ ), so dass sich ein unerwünschter, linearer Anteil in der gescannten Intensität senkrecht zur (in y-Richtung angenommenen) Scanrichtung ergibt. Bei Wechsel zu y-Polarisation gemäß 16c ergibt sich das entsprechende umgekehrte Verhalten (Kurve J₃ ). Infolge dieser linearen Variation ergibt sich im Betrieb der Belichtungsanlage eine unerwünschte Variation des Abbildungskontrastes über das Bildfeld.
Wie vorstehend erläutert ergibt sich dann, wenn das Beleuchtungssystem bei konstanter Intensitätsverteilung in der Retikelebene eine lineare örtliche Variation im IPS-Verlauf erzeugt, nach Durchgang durch das Projektionsobjektiv 5 ein polarisationsinduzierte lineare örtliche Variation in der Intensitätsverteilung in der Waferebene. Erfindungsgemäß wird nun in der Beleuchtungseinrichtung die Wirkung dieser polarisationsinduzierten örtlichen Variation vorgehalten, indem nämlich die Intensitätsverteilung in der Retikelebene gezielt so eingestellt bzw. „verstimmt“ wird, dass sie der vorstehend beschriebenen, polarisationsinduzierten Variation entgegenwirkt und diese somit wenigstens teilweise kompensiert.
Die Einstellung der Intensitätsverteilung auf Retikelebene abweichend von einer homogenen Verteilung(d.h. die „Verstimmung“ der Intensitätsverteilung) wird dadurch erreicht, dass in der Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise in der Pupillenebene des REMA-Objektivs, eine dielektrische Planplatte aus einen geeigneten Material mit hinreichenden Transmissionseigenschaften (z.B. Quarzglas, SiO₂) angeordnet und um einen definierten Winkel relativ zur optischen Achse OA der Beleuchtungseinrichtung verkippt wird. Die Wirkung einer solchen Planplatte 810 wird für eine nicht-gekippte Anordnung anhand von 8-9 und für eine gekippte Anordnung anhand von 10-11 erläutert.
Gemäß 8, welche die nicht-gekippte Anordnung der Planplatte 801 in der Pupillenebene des REMA-Objektivs (von welchem lediglich eine Linse 820 dargestellt ist) zeigt, treffen sich sämtliche Strahlen, die von der Pupillenebene des REMA-Objektivs unter gleichem Winkel ausgehen (z.B. die Strahlen 1, 1', 1" oder die Strahlen 2, 2', 2”), an dem gleichen Feldpunkt in der Retikelebene 830. Infolge der symmetrischen Anordnung in der Pupillenebene, bei welcher z.B. die Strahlen 2 und 3 unter gleichem Einfallswinkel auf der Planplatte 810 auftreffen, so dass diese Strahlen 2 und 3 an dem Auftreffpunkt in der Retikelebene 830 den gleichen Intensitätsbeitrag leisten, ergibt sich gemäß 9a-b ein um die Feldmitte in der Retikelebene 830 symmetrischer Intensitätsverlauf.
Bei Verkippung der Planplatte 810 gemäß 10 sind z.B. die Einfallswinkel der Strahlen 2 und 3 voneinander verschieden. Die Transmission durch die Planplatte 810 ist gemäß den Fresnelschen Formeln abhängig vom Polarisationszustand sowie vom Einfallswinkel der Strahlen. Da die Transmission etwa für die auf dem Punkt P20 der Retikelebene 830 auftreffenden Strahlen verschieden von der Transmission für die auf dem Punkt P30 der Retikelebene 830 auftreffenden Strahlen ist, ergibt sich in der Retikelebene 830 durch die Wirkung der Planplatte 810 gemäß 11a-b eine lineare, örtliche Variation im Intensitätsverlauf.
Die Planplatte 810 ist aus einem geeigneten dielektrischen Material, z.B. Quarzglas (SiO₂), hergestellt. Die Dicke der Planplatte 810 beträgt typischerweise weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0.5 mm. Die Planplatte 810 weist vorzugsweise eine dielektrische Belegung auf, um unter Beibehaltung der gewünschten Abhängigkeit der Transmissionscharakteristik von Polarisation und Einfallswinkel des hindurchtretenden Lichtes die effektiven Transmissionsverluste in der Planplatte 810 durch Einstellung des Transmissionsverhaltens für s- und p-polarisiertes Licht zu minimieren. Eine beispielhaftes, als dielektrische Beschichtung der Planplatte 810 geeignetes Schichtsystem ist in Tabelle 1 angegeben, wobei die Dicken der Einzelschichten jeweils als optische Dicke (in FWOT-Einheiten, FWOT= „full wave optical thickness“) angegeben sind. Tabelle 1:

Optische Dicke Schichtmaterial

0.54 Chiolith

0.22 LaF₃

0.15 Chiolith

0.15 LaF₃

0.15 Chiolith

0.22 LaF₃

0.66 Chiolith

0.04 LaF₃
12 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Korrekturelements 910, welches nicht in Form einer einzigen Planplatte ausgebildet sondern aus einer Mehrzahl von (im Beispiel vier) innerhalb eines Halters 905 angeordneten Planplatten 911-914 zusammengesetzt ist. Hierdurch kann dem begrenzten Bauraum in z-Richtung Rechnung getragen werden, da infolge der kompakten Ausbildung der Planplatten 911-914 relativ große Stellwinkel realisierbar sind, ohne dass hierzu ein großer Bauraum in z-Richtung erforderlich ist. Die Ausgestaltung des Korrekturelements 910 gemäß 12 ist außerdem insofern vorteilhaft, als der zuvor anhand von 16 beschriebene Effekt einer polarisationsinduzierten linearen örtlichen Variation in der auf Waferebene erhaltenen Intensitätsverteilung in erster Linie in den äußeren Bereichen eines Dipol-Beleuchtungssettings auftritt. Mit dem Korrekturelement 910 von 12 können ein Dipol-X-Setting und ein Dipol-Y-Setting unabhängig voneinander berücksichtigt werden.
Für die einzelnen Planplatten 911-914 des Korrekturelements 910 können dabei vor Einbau des Korrekturelements 910 in die Beleuchtungseinrichtung gemäß 12b unabhängig voneinander entsprechende Kippwinkel (z.B. von -20° bis +20°) eingestellt werden. Das Korrekturelement 910 kann erforderlichenfalls als Ganzes aus der Beleuchtungseinrichtung entnommen bzw. ausgewechselt werden. Die einzelnen Planplatten 911-914 können jeweils eine Dicke von typischerweise 0.5 mm, eine radiale Ausdehnung von 50 mm (entsprechend einem Viertel des Gesamtdurchmessers des Korrekturelements 910 von typischerweise 200 mm) und eine Polweite von ca. 60° aufweisen. Für die Materialien und etwaige Beschichtungen der Planplatten 911-914 gelten die vorherigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel von 10-11 analog.
In 14 ist in schematischer und vereinfachter Darstellung eine beispielhafte Anordnung eines Korrekturelements 810 (bzw. eines gemäß 12 ausgebildeten Korrekturelements 910) in der Beleuchtungseinrichtung gezeigt. Die Beleuchtungseinrichtung 950 weist gemäß 14 ein Zoom-Axikon-System 951, eine optische Einkoppelgruppe 952, eine Lichtmischeinrichtung 953 (die hier lediglich beispielhaft als Integratorstab ausgestaltet ist, aber auch in anderer Weise, z.B. als Wabenkondensor ausgebildet sein kann) und ein REMA-Objektiv 954 auf, wobei das Korrekturelement 810 in einer Pupillenebene innerhalb des REMA-Objektivs 954 angeordnet ist.
13 zeigt ein weites Ausführungsbeispiel einer (ebenfalls ein Korrekturelement bildenden) Anordnung 930 zur Änderung einer Feldvariation der Intensität. Dabei erfolgt diese Änderung der Feldvariation im Unterschied zu einem herkömmlichen Graufilter, polarisationsabhängig, d.h. die Anordnung 930 wirkt je nach Polarisation unterschiedlich auf die Intensitätsverteilung. Die Anordnung 930 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel zwei Platten 931, 932 aus z.B. Quarzglas (SiO₂) auf, welche jeweils mit asymmetrischen Strukturen 931a bzw. 932a belegt sind, deren Abmessungen in der Größenordnung der Arbeitswellenlänge liegen. Im Beispiel handelt es sich bei diesen asymmetrischen Strukturen 931a, 932a um ellipsenförmige Bereiche aus z.B. einem zumindest teilweise absorbierenden und/oder zumindest teilweise reflektierenden, und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform metallischen Material wie Chrom (Cr), wobei auch z.B. Aluminium (Al) oder Silizium (Si) geeignet sind. Die Platten 931, 932 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel relativ zueinander verschiebbar angeordnet (z.B. durch Verschiebung der Platte 931 in Richtung der Doppelpfeile, d.h. in x-Richtung und/oder in y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) in Bezug auf die Platte 932.
Wenn nun der elektrische Feldstärkevektor parallel zur längeren Strukturachse (z.B. der größeren Ellipsenachse) schwingt, ergibt sich eine stärkere Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Struktur 931a, 932a und der elektromagnetischen Strahlung und damit eine stärke Absorption oder Streuung dieser Strahlung. Wenn hingegen der elektrische Feldstärkevektor senkrecht zur längeren Strukturachse (z.B. der größeren Ellipsenachse) der jeweiligen Struktur 931a, 932a schwingt, ergibt sich eine schwache Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Struktur 931a, 932a und der elektromagnetischen Strahlung. Lediglich beispielhafte Abmessungen der in 13 gezeigten ellipsenförmigen Bereiche sind eine Länge der kleineren Ellipsenachse 50nm und eine Länge der größeren Ellipsenachse von 200nm. Der Bedeckungsgrad wird in Abhängigkeit von der Position und der gewünschten Absorptionswirkung für unpolarisiertes Licht gewählt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Bedeckung bzw. Belegung auch in Form eines Gitterpolarisators ausgeführt sein. Die Anordnung 930 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform feldnah angeordnet, um eine im Feld durch Polarisationseffekte entstandene Intensitätsverteilung zu korrigieren.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) und einem Projektionsobjektiv (20), • wobei die Beleuchtungseinrichtung (10) im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine Objektebene des Projektionsobjektivs (20) beleuchtet und das Projektionsobjektiv (20) diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet; • wobei in der Beleuchtungseinrichtung (10) eine polarisationsabhängige Transmission derart eingestellt wird, dass sich für wenigstens eine Polarisationsverteilung des auf die Objektebene auftreffenden Lichtes eine inhomogene Intensitätsverteilung in der Objektebene ergibt, wobei diese inhomogene Intensitätsverteilung aufgrund polarisationsabhängiger Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs (20) eine homogene Intensitätsverteilung in der Bildebene ergibt; • wobei die Beleuchtungseinrichtung (10) und das Projektionsobjektiv (20) jeweils wenigstens ein polarisationssensitives optisches Element mit polarisationsabhängiger Transmissions- und/oder Reflexionscharakteristik aufweisen, wobei die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung (10) und die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente des Projektionsobjektivs (20) miteinander übereinstimmende Transmissionsaufspaltungen aufweisen; und • wobei zwischen Beleuchtungseinrichtung (10) und Projektionsobjektiv (20) ein optisches Element (760) angeordnet ist, welches eine effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem Licht um 90°±3° bewirkt.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisationssensitiven optischen Elemente mit AR-Schichten versehene Linsen oder mit HR-Schichten versehene Spiegel sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) und einem Projektionsobjektiv (20), • wobei die Beleuchtungseinrichtung (10) im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine Objektebene des Projektionsobjektivs (20) beleuchtet und das Projektionsobjektiv (20) diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet; • wobei wenigstens ein Korrekturelement (810, 910, 930) vorhanden ist, welches eine polarisationssensitive Transmissionscharakteristik aufweist und eine polarisationsabhängige Transmission derart einstellt, dass für wenigstens eine Polarisationsverteilung des auf die Objektebene auftreffenden Lichtes eine ohne das Korrekturelement vorhandene Störung der in der Bildebene erhaltenen Intensitätsverteilung wenigstens teilweise korrigiert wird; und • wobei das Korrekturelement zumindest in unmittelbarer Nähe einer Pupillenebene oder zumindest in unmittelbarer Nähe einer Feldebene angeordnet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausbildung einer homogenen Intensitätsverteilung in der Bildebene oder die wenigstens teilweise Korrektur einer ohne das Korrekturelement vorhandenen Störung der in der Bildebene erhaltenen Intensitätsverteilung auf einen Zustand der Projektionsbelichtungsanlage beziehen, bei dem sich in der Objektebene des Projektionsobjektivs (20) kein Retikel befindet.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine optische Achse (OA) und ein Korrekturelement (810, 910) mit wenigstens einer zu dieser optischen Achse (OA) gekippt angeordneten Planplatte aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Planplatte eine vom Polarisationszustand und vom Einfallswinkel der hindurchtretenden Strahlung abhängige Transmissionscharakteristik besitzt.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein in der Bildebene angeordnetes Substrat in einer vorbestimmten Scanrichtung (S) relativ zu dem Projektionsobjektiv (20) bewegbar ist, wobei eine Drehachse, um welche die wenigstens eine Planplatte zur optischen Achse (OA) gekippt ist, parallel zu dieser Scanrichtung (S) verläuft.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Planplatte eine dielektrische Beschichtung aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens ein Korrekturelement mit wenigstens einer Planplatte (931, 932) aufweist, wobei wenigstens eine Oberfläche dieser Planplatte (931, 932) zumindest bereichsweise mit einem wenigstens teilweise absorbierenden und/oder wenigstens teilweise reflektierenden Material belegt ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens teilweise absorbierende und/oder wenigstens teilweise reflektierende Material asymmetrische Strukturen (931a, 932a) auf der Planplatte (931, 932) bildet.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese asymmetrischen Strukturen (931a, 932a) jeweils eine maximale Abmessung aufweisen, die nicht größer als das 1.5-fache der Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage ist und vorzugsweise im Bereich von 50nm bis 200nm liegt.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturelement wenigstens zwei Planplatten (911-914, 931, 932) aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Planplatten (931, 932) relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Planplatten (911-914) in ihrem Kippwinkel zur optischen Achse (OA) unabhängig voneinander einstellbar sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) wenigstens einen Ablenkspiegel (245, 745) aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Ablenkspiegel (245, 745) zumindest in unmittelbarer Nähe einer Pupillenebene angeordnet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) eine optische Achse (OA) aufweist und ein rechteckförmiges Retikelfeld (F) in der Objektebene des Projektionsobjektivs (20) beleuchtet, wobei die Längsachse dieses rechteckförmigen Retikelfeldes (F) unter einem Winkel von 90°±3° zu einer Drehachse angeordnet ist, um welche der Ablenkspiegel (245) relativ zur optischen Achse (OA) gekippt ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Linse in der Beleuchtungseinrichtung (10) und/oder dem Projektionsobjektiv (20) mit einer antireflektierenden Beschichtung versehen ist, für welche T_s größer als T_P ist, wobei T_P den Transmissionsgrad für die p-Komponente und T_s den Transmissionsgrad für die s-Komponente von auf diese Beschichtung auftreffendem Licht bezeichnet.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats, auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske (250, 750), die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (250, 750) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage.