DE102008043324B4

DE102008043324B4 - Optische Anordnung zur dreidimensionalen Strukturierung einer Materialschicht

Info

Publication number: DE102008043324B4
Application number: DE102008043324A
Authority: DE
Inventors: Heiko Feldmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: US20150098071A1; DE102008043324A1; US9158205B2; US20100112465A1

Abstract

Optische Anordnung (1', 20) zur dreidimensionalen Strukturierung einer strahlungsempfindlichen Materialschicht (3), umfassend:
eine Maske (2, 2') zur Bildung eines dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c, 13a, b),
ein Substrat (27) mit der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3), sowie eine Projektionsoptik (4', 23) zur Abbildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c, 13a, b) von der Maske (2, 2') in die strahlungsempfindliche Materialschicht (3),
wobei die optische Anordnung (1', 20) ausgebildet ist, sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung (5) der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zu kompensieren, um ein stigmatisches Bild (6a'–6c', 13a', 13b') des dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c, 13a, b) in der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zu erzeugen und die Maske (2') zur Bildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters (13a, 13b) eine holographische Struktur (12a, 12b) aufweist, die sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung (5) der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zumindest teilweise kompensiert.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, zur dreidimensionalen Strukturierung einer strahlungsempfindlichen Materialschicht und eine Maske zur Verwendung in einer solchen optischen Anordnung.
Photonenkristalle, Zwischenverbindungsschichten von Halbleiterbauelementen und mikromechanische Elemente treiben den Bedarf nach dreidimensionaler Strukturierung von Elementen im Bereich der Mikroelektronik. Herkömmlicherweise werden zur Erzeugung dreidimensionaler Strukturen lithographische Verfahren verwendet, bei denen die Halbleiterelemente Schicht für Schicht unter Verwendung verschiedener Masken erzeugt werden. Dabei wird zunächst ein Photolack (Resist) als strahlungsempfindliche Materialschicht auf einen Träger (Substrat) aufgebracht und mittels einer ersten lithographischen Maske belichtet. Darauf folgt ein chemischer Entwicklungsschritt, bei dem das bei der vorausgehenden Belichtung in dem Photolack erzeugte Beleuchtungsmuster in eine physische Struktur in dem Photolack übertragen wird. Um eine dreidimensionale Strukturierung zu erreichen, müssen die vorgenannten Schritte, nämlich das Auftragen einer Photolackschicht, das Belichten der Schicht sowie die darauf folgende chemische Entwicklung mehrfach mit verschiedenen Lithographiemasken wiederholt werden. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und damit zeit- und kostenintensiv.
Eine wesentliche Verbesserung gegenüber diesem gegenwärtig in der Massenproduktion eingesetzten Verfahren ist die so genannte dreidimensionale Lithographie, bei der ein dicker Resist bzw. Photolack in allen drei Dimensionen ohne dazwischen liegende Entwicklungsschritte strukturiert wird. Eine solche Vorgehensweise wird z. B. in dem Artikel „65 nm Feature Sizes Using Visible Wavelength 3-D Multiphoton Lithography”, Optics Express, 2007, Vol. 15, No. 6, pp. 3426–3436 von W. Haske et al. beschrieben. Um eine dreidimensionale Kontrolle über die Struktur zu erhalten, wird dort ein stark nichtlinearer Resist zusammen mit einer hohen numerischen Apertur verwendet. Die Nichtlinearität wird in dem Artikel durch 2-Photoneu-Absorption erzeugt, und es wird eine numerische Apertur von ca. 1,4 verwendet.
Die US 5 822 042 A betrifft ein System und ein Verfahren zu dreidimensionalen Abbildung, wobei Schaltkreise und andere Muster auf dreidimensionale Oberflächen mit großen nichtplanaren Variationen aufbelichtet werden können. Das System weist ein afokales Linsensystem und eine dreidimensionale Maske auf.
Aus der US 2007/0002312 A1 ist ein Verfahren zur wenigstens teilweisen Kompensation von sphärischen Aberrationen bekannt, die bei der Abbildung einer Maske im Rahmen eines photolithographischen Prozesses durch ein lichtempfindliches Material hervorgerufen wird.
Aus der US 2008/0113279 A1 ist ein holographisches Retikel bekannt, mit dessen Hilfe dreidimensionale Muster in einer lichtempfindlichen Schicht erzeugt werden können. Gegenwärtig wird die dreidimensionale Mikrolithographie nur unter Verwendung langsamer Laserscanner im Labor durchgeführt. Sobald die Massenproduktion von dreidimensionalen Strukturen anläuft, werden kosteneffizientere Methoden benötigt werden, wobei auf die gegenwärtig in der Lithographie verwendeten Verfahren so weit als möglich zurückgegriffen werden sollte. Selbst für die heute verwendete zweidimensionale Lithographie wäre es von Vorteil, eine dreidimensionale Kontrolle über das Aushärten des Resists zu haben. Auf diese Weise könnten Effekte wie z. B. „trenching”, das an spitzen Rändern der im Resist gebildeten Strukturen auftritt, ggf. kompensiert werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dreidimensionale Belichtung einer verhältnismäßig dicken strahlungsempfindlichen Materialschicht mit einer hohen Auflösung in drei Dimensionen zu ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Anordnung der eingangs genannten Art, umfassend: eine Maske zur Bildung eines dreidimensionalen Strahlungsmusters, ein Substrat mit der strahlungsempfindlichen Materialschicht, sowie eine Projektionsoptik zur Abbildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters von der Maske in die strahlungsempfindliche Materialschicht, wobei die optische Anordnung ausgebildet ist, sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung der strahlungsempfindlichen Materialschicht zu kompensieren, um eine stigmatisches Bild des dreidimensionalen Strahlungsmusters in der strahlungsempfindlichen Materialschicht zu erzeugen, und die Maske zur Bildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters eine holographische Struktur aufweist, die sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung der strahlungsempfindlichen Materialschicht zumindest teilweise kompensiert. Es versteht sich, dass die holographische Struktur der Maske als Phasenhologramm, Amplitudenhologramm oder eine Kombination aus beiden ausgebildet sein kann.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Volumen in dem strahlungsempfindlichen Material auf einmal zu belichten, dessen Ausdehnung in Dickenrichtung mehr als das Zweifache, Fünffache oder sogar mehr als das Zehnfache der Schärfentiefe (gegeben durch λ/NA_B ², λ: Wellenlänge der verwendeten Strahlung, NA_B: bildseitige numerische Apertur der Projektionsoptik) bei der Abbildung einer zweidimensionalen Struktur entspricht. Typischer Weise wird hierbei in einer vorgegebenen Position des Substrats die gesamte strahlungsempfindliche Materialschicht über eine Dicke von z. B. ca. 10 μm gleichzeitig belichtet.
Wird ein gewöhnliches optisches Abbildungssystem zur Abbildung eines dreidimensionalen Objekts in eine strahlungsempfindliche Materialschicht mit einer hohen Dicke verwendet, ist es in der Regel nicht möglich, das gesamte dreidimensionale Objekt in guter Qualität abzubilden, und zwar auf Grund der Tatsache, dass die sphärischen Aberrationen in dem abzubildenden Volumen im Objektraum nicht mit den sphärischen Aberrationen im abgebildeten Volumen im Bildraum übereinstimmen. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Veränderungen der sphärischen Aberration entlang der Dickenrichtung der strahlungsempfindlichen Materialschicht, die in Abhängigkeit von der vertikalen Fokusposition auf Seite der Maske auftreten, zu kompensieren. Dies kann geschehen, indem die Maske und/oder die Projektionsoptik geeignet ausgelegt werden, wie im Folgenden näher ausgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Maske zur Bildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters eine dreidimensional strukturierte Materialschicht auf. Die dreidimensional strukturierte Materialschicht weist hierbei Maskenstrukturen auf, die entlang der Dickenrichtung der Maske über einen Bereich von z. B. ca. 10 μm verteilt sind, d. h. über einen Bereich, der erheblich größer als bei herkömmlichen, für die zweidimensionale Lithographie verwendeten Masken ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gilt für den Abbildungsmaßstab β der Projektionsoptik, den Brechungsindex n_r der strahlungsempfindlichen Materialschicht und den Brechungsindex n_m der Materialschicht der Maske: β = n_m/n_r. Aus grundlegenden Überlegungen heraus kann die Regel aufgestellt werden, dass die Strahlwinkel im Objekt- sowie im Bildraum identisch sein sollten. Dies ist möglich, wenn der Abbildungsmaßstab β (Vergrößerung) der Projektionsoptik, der wie üblich definiert ist als β = Bildgröße/Objektgröße, die obige Bedingung erfüllt. Es versteht sich, dass von obiger Bedingung ggf. aus bautechnischen oder anderen Gründen abgewichen werden kann, wobei die Bedingung noch als erfüllt angesehen wird, sofern Abweichungen zwischen beiden Seiten der Gleichung bei weniger als ca. 510%, bevorzugt bei weniger als 10% liegen. Durch die geeignete Wahl des Abbildungsmaßstabs β bei gegebenen Brechungsindizes des Materials der Maske bzw. des Resists können deren Beiträge zur sphärischen Aberration gerade kompensiert werden. Ein typisches Material, das für die Maske verwendet wird, ist Quarzglas, das bei einer Wellenlänge von 193 nm einen Brechungsindex n_m von ca. 1,56 aufweist. Ein typisches Material für einen lithographischen Photolack hat einen Brechungsindex n_r von ca. 1,7, so dass sich zur Einhaltung obiger Bedingung ein Abbildungsmaßstab β von ca. 0,918 ergibt. Ein lithographisches Projektionsobjektiv als Projektionsoptik mit einem Abbildungsmaßstab von ca. 1:1 ist beispielsweise aus der US 2006/0268253 A1 bekannt, welche bezüglich dieses Aspekts durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Abbildungsmaßstab β der Projektionsoptik in Abhängigkeit vom Brechungsindex des strahlungsempfindlichen Materials und dem Brechungsindex der Materialschicht der Maske bevorzugt in einem Intervall zwischen 0,8 < β < 1,2 einstellbar. Neben den oben genannten Materialien können selbstverständlich auch Materialien zum Einsatz kommen, die einen anderen Brechungsindex aufweisen, so dass es vorteilhaft ist, den Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik zur Anpassung an diese unterschiedlichen Materialien einstellbar zu machen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die optische Anordnung ein Beleuchtungssystem zum Einbringen von Strahlung in die Materialschicht der Maske, wobei die optische Anordnung ausgelegt ist, nur einen an den Strukturen in der Materialschicht der Maske gestreuten Anteil der Strahlung in die Projektionsoptik eintreten zu lassen.
Manche Bauelemente, z. B. Photonenkristalle, weisen eine im Wesentlichen periodische dreidimensionale Struktur auf. Hierbei ist die spezielle Funktionalität der Struktur in bewusst gewählten Abweichungen von der periodischen Struktur codiert. Beispielsweise können Wellenleiter oder Resonator-Moden auf diese Weise erzeugt werden. Verglichen mit der zugrunde liegenden periodischen Struktur sind diese absichtlich eingebrachten Defekte verhältnismäßig selten. Ein wirtschaftlicher Ansatz zum Aufbau solcher Strukturen ist die Verwendung eines einfachen Verfahrens zur Herstellung der Grundstruktur, wie z. B. Vier-Strahl-Interferenz oder die Verwendung von dicht gepackten Kolloiden zur Erzeugung einer inversen Opal-Struktur. Die Defekte müssen dann in einem zweiten Schritt unter Verwendung von dreidimensionaler Lithographie eingebracht werden.
In diesem Fall sind die Anforderungen an die Genauigkeit der lithographischen Belichtung weiterhin hoch, wobei die Zahl der abzubildenden Strukturen selbst verhältnismäßig gering ist, so dass ein großer Volumenbereich der Materialschicht der Maske transparent ist und keine abzubildenden Strukturen enthält. Um dennoch einen hohen Kontrast bei der Abbildung zu gewährleisten, sollte vermieden werden, dass Strahlung aus diesen transparenten Regionen auf den Resist trifft. Daher sind Konfigurationen der Beleuchtung bevorzugt, bei denen kein ungestreutes Licht die strahlungsempfindliche Materialschicht erreicht. Zwei solche Konfigurationen werden im Folgenden beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strukturen in der Materialschicht der Maske reflektierend ausgebildet und bevorzugt ist das Beleuchtungssystem zur Erzeugung kohärenter Beleuchtung ausgelegt. Durch die Verwendung einer Maske mit reflektiven Strukturen kann vermieden werden, dass der an den transparenten Bereichen der Maske transmittierte Anteil der Beleuchtungsstrahlung in das Projektionsobjektiv eintritt. Hierbei wird bevorzugt eine kohärente Beleuchtung verwendet, um die Strahlung des Beleuchtungssystems in jedem Punkt nahezu senkrecht auf die Maske einzustrahlen, so dass der beleuchtete Raumwinkelbereich sehr klein ist. Dieser beleuchtete Raumwinkelbereich bildet hierbei eine zentrale Obskuration (Abschattung) in der Eintrittspupille der Projektionsoptik.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Beleuchtungssystem zur Erzeugung von Dunkelfeldbeleuchtung ausgelegt. In diesem Fall wird die Maske typischer Weise in Transmission betrieben und die Beleuchtungsstrahlung trifft unter Raumwinkeln auf die Maske, die größer als der Akzeptanzwinkel der Projektionsoptik gewählt sind, so dass ebenfalls nur die an den Strukturen in der Maske gestreute Strahlung in die Projektionsoptik eintreten kann.
Es ist bekannt, dreidimensionale Lithographie mittels einer holographischen Maske an Stelle einer dreidimensional strukturierten Maske durchzuführen. Wird jedoch ein Hologramm für diesen Zweck hergestellt und mit einer Projektionsoptik abgebildet, deren Abbildungsmaßstab deutlich von Eins abweicht, z. B. wenn das Hologramm in einem Wafer-Stepper mit einem Abbildungsmaßstab von 1:4 verwendet wird, tritt dasselbe Problem wie oben beschrieben auf: Wenn eine Korrektur für eine Fokusposition vorgenommen wird, weist das Bild des dreidimensionalen Strahlungsmusters an von dieser Position abweichenden Stellen in Dickenrichtung des strahlungsempfindlichen Materials sphärische Aberrationen auf und ist nicht stigmatisch.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diesen Effekt zumindest teilweise, insbesondere vollständig durch geeignete Strukturierung der in dem Hologramm codierten holographischen Struktur vorzunehmen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn ein computergeneriertes Hologramm (CGH) verwendet wird, das mittels eines Laser- oder eines Elektronenstrahls strukturiert wird. Die zur Herstellung eines solchen computergenerierten Hologramms notwendigen Programmschritte sind dem Fachmann hierbei grundsätzlich bekannt. Das Hologramm erzeugt in diesem Fall ein dreidimensionales Strahlungsmuster, dessen direktes (virtuelles oder reelles) Bild verschwommen ist. Erst durch die Abbildung mit einer Projektionsoptik, die typischer Weise eine hohe Verkleinerung, eine hohe numerische Apertur im Bildbereich und einen Brechungsindex im Bildbereich größer Eins aufweist, wird ein scharfes Bild in der strahlungsempfindlichen Materialschicht erzeugt.
Bevorzugt weist die holographische Maske ein Beugungsgitter auf, um Strahlung von einem Beleuchtungssystem, das bevorzugt zur Erzeugung schiefer Beleuchtung ausgelegt ist, in die Projektionsoptik zu beugen. Wie oben bereits im Zusammenhang mit der dreidimensional strukturierten Maske dargestellt, ist es günstig, wenn von der Maske transmittiertes Licht nicht auf die strahlungsempfindliche Materialschicht auftrifft. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an dem Beleuchtungssystem ein Beleuchtungs-Setting eingestellt wird, bei dem Strahlung aus einer festen „schiefen” Richtung außerhalb der eintrittsseitigen Apertur der Projektionsoptik eingestrahlt wird. Um die Strahlung in diesem Fall in die Projektionsoptik hineinzubeugen, wird an der holographischen Maske ein Beugungsgitter vorgesehen. Dieses Vorgehensweise kann man als Trägerfrequenzverfahren bezeichnen, da das Hologramm in etwa einer holographischen Aufnahme mit schräg einfallender Referenzwelle entspricht. Einer schräg einfallenden Welle entspricht in der Maskenebene eine von Einfallswinkel und Wellenlänge abhängige Ortsfrequenz.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Maske senkrecht zur einer Objektebene der Projektionsoptik um einen Betrag von mehr als 3 λ/NA_O ², bevorzugt von mehr als 10 λ/NA_O ², insbesondere von mehr als 20 λ/NA_O ² und/oder die lichtempfindliche Materialschicht senkrecht zu einer Bildebene der Projektionsoptik um einen Betrag von mehr als 3 λ/NA_B ², bevorzugt von mehr als 10 λ/NA_B ², insbesondere von mehr als 20 λ/NA_B ² verschiebbar, wobei λ die Wellenlänge der verwendeten Strahlung, NA_O die objektseitige sowie NA_B die bildseitige numerische Apertur der Projektionsoptik bezeichnen. Der Betrag der Verschiebung und damit der Defokussierung des Retikels bzw. des Wafers aus der jeweiligen Fokusebene der Projektionsoptik überschreitet den Bereich der Tiefenschärfe eines zweidimensionalen Objekts bzw. Bildes, der durch λ/NA_O ² bzw. durch λ/NA_B ² gegeben ist, um mindestens das Doppelte. Der Grad der Defokussierung nimmt hierbei üblicher Weise mit der zu belichtenden Dicke der strahlungsempfindlichen Materialschicht zu. Durch die Defokussierung kann der Bereich („Wirkungsradius”) beeinflusst werden, in dem eine gegebene Maskenstruktur Auswirkungen auf das Bild in der strahlungsempfindlichen Materialschicht hat. Ein geringer Defokus führt zu einem lokalen Effekt, ein großer Defokus ermöglicht es dagegen, dass die Energie einer größeren Fläche im Objekt auf eine kleinere Fläche im Bild konzentriert werden kann. Bei Verwendung eines zu größeren Defokus steigt allerdings der Aufwand zur Berechnung des Hologramms, der mit größer werdendem Wirkungsradius zunimmt, da bei der Berechnung ein „inverses Problem” gelöst werden muss. Ferner nimmt bei zu großem Defokus die Empfindlichkeit der holographischen Struktur gegenüber Kohärenzeffekten in der Beleuchtung zu.
Bevorzugt umfasst die optische Anordnung ein Beleuchtungssystem, das zur Erzeugung einer relativen numerischen Apertur von weniger als 0,1, bevorzugt von weniger als 0,05, insbesondere von weniger als 0,03 ausgelegt ist. Die relative numerische Apertur σ (Kohärenzgrad) ist hierbei als das Verhältnis der objektseitigen numerischen Apertur der Projektionsoptik zur austrittsseitigen numerischen Apertur der Beleuchtungssystems definiert. Wie oben bereits dargestellt, ist es günstig, wenn die Beleuchtung wesentlich stärker als zur Zeit üblich kohärent ist, damit das Hologramm das gewünschte Intensitätsprofil über einen größeren Tiefenbereich gut darstellen kann, d. h. der beleuchtete Raumwinkelbereich muss sehr klein sein. Bei herkömmlicher Beleuchtung (Einfall des Beleuchtungslichts senkrecht zur Objektebene) kann dies für die oben angegebenen Bereiche der relativen numerischen Apertur sichergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die optische Anordnung ausgelegt zum Betrieb mit Strahlung bei einer Wellenlänge von 400 nm oder darunter, bevorzugt von 200 nm oder darunter, insbesondere bei 193 nm. Bei Verwendung von für die Mikrolithographie typischen Wellenlängen von z. B. 193 nm können herkömmliche Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie als optische Anordnungen für die dreidimensionale Lithographie eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass diese für diese Anwendung geeignet modifiziert werden. Um die Ausdehnung des Fokus in Dickenrichtung der strahlungsempfindlichen Materialschicht zu reduzieren, kann es angebracht sein, auch vergleichsweise große Wellenlängen von z. B. 365 nm oder darüber einzusetzen, und die hohe laterale Auflösung durch eine sehr große numerische Apertur von NA 0.6 oder größer zu erreichen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Projektionsoptik eine bildseitige Apertur von 1,2 oder darüber, bevorzugt von 1,4 oder darüber auf. Auch wenn die lateralen Abmessungen des abzubildenden dreidimensionalen Strahlungsmusters es nicht erfordern, ist es günstig, eine möglichst große bildseitige numerische Apertur zu verwenden, um die Ausdehnung des Fokus in Dickenrichtung zu verringern.
Bevorzugt ist zwischen einem letzten optischen Element der Projektionsoptik und der strahlungsempfindlichen Materialschicht eine Immersionsflüssigkeit eingebracht, die zur Erhöhung der numerischen Apertur beiträgt. Als Immersionsflüssigkeit kann z. B. Wasser eingesetzt werden. Da der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit idealer Weise mit dem Brechungsindex des Photolacks übereinstimmen sollte, der wie oben beschrieben z. B. bei ca. 1,7 liegt, können auch hochbrechende, üblicher Weise hydrophobe Immersionsflüssigkeiten verwendet werden, um die bildseitige numerische Apertur weiter zu erhöhen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist verwirklicht in einer Maske zur Verwendung in einer optischen Anordnung wie oben beschrieben, die zur Bildung eines dreidimensionalen Strahlungsmusters eine holographische Struktur aufweist, die sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung der strahlungsempfindlichen Materialschicht zumindest teilweise kompensiert. Wie weiter oben dargestellt, erzeugt die holographische Maske ein nur teilweise stigmatisches dreidimensionales Strahlungsmuster, das durch die Abbildung mittels der Projektionsoptik in ein stigmatisches Bild in der strahlungsempfindlichen Materialschicht umgewandelt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
1a–c schematische Darstellungen einer optischen Anordnung (a) sowie deren Objektbereich (b) und Bildbereich (c) bei Verwendung einer herkömmlichen Projektionsoptik,
2a–c schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung (a) sowie deren Objektbereich (b) und Bildbereich (c) bei Verwendung einer Projektionsoptik zur Erzeugung eines stigmatischen Bildes,
3a, b eine in Reflexion betriebene, dreidimensional strukturierten Maske (a) bei kohärenter Beleuchtung sowie die Eintrittspupille der Projektionsoptik (b) bei diesem Beleuchtungstyp,
4a, b eine in Transmission betriebene, dreidimensional strukturierte Maske bei Dunkelfeldbeleuchtung (a) sowie die Eintrittspupille der Projektionsoptik (b) bei diesem Beleuchtungstyp,
5a–c eine Maske mit einer holographischen Struktur (a), die Maske bei kohärenter Beleuchtung (b), sowie das bei der Abbildung der Maske im Resist erzeugte Bild des dreidimensionalen Strahlungsmusters,
6a, b eine holographische Maske mit einem Beugungsgitter bei schiefer Beleuchtung (a) sowie die Eintrittspupille einer Projektionsoptik (b) bei diesem Beleuchtungstyp, und
7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zur dreidimensionalen Strukturierung eines Resists.
In 1a ist schematisch eine optische Anordnung 1 mit einer Maske 2 und einem Resist 3 als strahlungsempfindlicher Materialschicht gezeigt. Zwischen der Maske 2 und dem Resist 3 ist eine Projektionsoptik 4 angeordnet, die einen für Lithographieoptiken typischen Abbildungsmaßstab β von 1:4 aufweist und zur Abbildung von an der Maske 2 gebildeten zweidimensionalen Strukturen auf den Resist 3 ausgelegt ist. Die Dicke der Maske 2 und des Resists 3 sind hierbei gegenüber den bei der Lithographie zur Abbildung zweidimensionaler Strukturen herkömmlicher Weise verwendeten Dicken erhöht, um ein dreidimensionales Objekt auf ein dreidimensionales Bild abbilden zu können. Auch bei der dreidimensionalen Strukturierung soll eine gute Qualität bei der Abbildung unabhängig von der Position entlang einer Dickenrichtung 5 des Resists 3 gewährleistet werden.
1b zeigt drei Strahlenbündel 6a, 6b, 6c, die vom oberen Ende, der Mitte und dem unteren Ende der Maske 2 in einen luftgefüllten Raum unter der Maske eintreten und hierbei ein dreidimensionales Strahlungsmuster bilden. Dieses Strahlungsmuster wird mittels der Projektionsoptik 4 in den Resist 3 abgebildet, wie in 1c gezeigt ist, in welcher der Bildbereich der optischen Anordnung 1 mit dem Resist 3 dargestellt ist. Über dem Resist 3 ist Wasser als Immersionsflüssigkeit angeordnet, um eine bildseitige numerische Apertur NA_B von ca 1,2 zu erzeugen. Wie in 1c ebenfalls zu erkennen ist, erzeugen die beiden abgebildeten Strahlenbündel 6b', 6c' aufgrund von sphärischen Aberrationen in der strahlungsempfindlichen Materialschicht kein stigmatisches Bild, d. h. die Strahlenbündel 6b', 6c' vereinigen sich nicht wie das erste abgebildete Strahlenbündel 6a' in einem Punkt.
Um eine stigmatische Abbildung aller Strahlenbündel 6a bis 6c zu erzeugen, ist es notwendig, dass die Strahlwinkel im Objektbereich und im Bildbereich im Wesentlichen übereinstimmen. Dies kann erreicht werden, wenn der Abbildungsmaßstab β, der definiert ist als das Verhältnis aus Bildweite zur Objektweite, bezüglich dem Brechungsindex n_m der Materialschicht 2a der Maske 2 und dem Brechungsindex n_r des Resists 3 folgende Beziehung aufweist: β = nm/nr.
Wie in 2a–c für eine die obige Bedingung erfüllende optische Anordnung 1' gezeigt ist, führt eine solche Abstimmung des Abbildungsmaßstabs β auf die Brechungsindizes der Maske 2 bzw. des Resists 3 zu einer stigmatischen Abbildung, bei der die Bilder 6a' bis 6c' der Strahlenbündel 6a bis 6c sich jeweils in einem Punkt im Resist 3 vereinigen. Zur Abbildung kann hierbei Strahlung bei einer Wellenlänge von 193 nm verwendet werden, bei der eine Materialschicht 2a aus Quarzglas einen Brechungsindex n_m von 1,56 aufweist. Bei Verwendung eines Resists 3 mit einem Brechungsindex n_r ergibt sich ein Abbildungsmaßstab β von 0,918 zur Erfüllung der obigen Bedingung.
Es versteht sich, dass je nach den für den Resist 3 und die Materialschicht 2a der Maske 2 verwendeten Materialien der Abbildungsmaßstab β angepasst werden muss, so dass es günstig ist, eine Projektionsoptik 4' so auszulegen, dass deren Abbildungsmaßstab veränderlich ist. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass der Abstand zwischen zwei (nicht gezeigten) Linsen eines Linsenteleskops in der Projektionsoptik 4' mittels geeigneter Einrichtungen einstellbar ist.
Die dreidimensional strukturierte Maske 2 der in 2a gezeigten optischen Anordnung 1' kann insbesondere bei der Strukturierung von vor-bearbeiteten photonischen Kristallen, d. h. bei Kristallen, die bereits eine Grundstruktur aufweisen, in die durch die dreidimensionale Lithographie lediglich wenige Defektstellen gezielt eingebracht werden sollen, weitestgehend transparent sein und nur wenige über die Dicke der Materialschicht 2a verteilte Strukturen 7a–c aufweisen, wie in 3a gezeigt ist. In diesem Fall ist es zur Erhaltung eines hohen Kontrasts bei der Abbildung günstig, wenn Strahlung, die diese transpareten Bereiche durchläuft, nicht auf den Resist 3 trifft.
Wie in 3a dargestellt, kann dies dadurch erreicht werden, dass die Maske 2 in Reflexion betrieben wird, d. h. die Strukturen 7a–c der Materialschicht 2a reflektierend ausgebildet sind. Für die von einem (nicht gezeigten) Beleuchtungssystem auf die Maske 2 auftreffende Strahlung 8 wird hierbei eine kohärente Beleuchtungseinstellung (engl. „setting”) gewählt, d. h. die Strahlung 8 trifft an jedem Punkt im Wesentlichen senkrecht auf die Maske 2 auf, so dass die Beleuchtungsstrahlung über einen kleinen Raumwinkelbereich 9a verteilt ist, der in 3b in der Eintrittspupille 10 der Projektionsoptik 4' gezeigt ist.
Bei der Darstellung der Pupille 10 in 3b ist wie allgemein üblich Beleuchtungsstrahlung, die einen kleinen Winkel zur optischen Achse aufweist, radial weiter innen liegend dargestellt, während Strahlung, die einen größeren Winkel mit der optischen Achse einschließt, radial weiter außen liegend gezeigt ist. Die Beleuchtungsstrahlung 8 im Raumwinkelbereich 9a tritt im gezeigten Fall nicht in die Projektionsoptik 4' ein, weil die Eintrittspupille 10 eine sog. zentrale Obskuration 11 aufweist. Diese kommt dadurch zu Stande, dass der unter einem kleinen Raumwinkel an den reflektierenen Strukturen 7a–c zurückgestreute Anteil der Strahlenbündel 6a–c in die zur Erzeugung der kohärenten Beleuchtung vorgesehene Beleuchtungseinrichtung gestreut wird und somit nur an den Strukturen 7a bis 7c zurückgestreute Strahlung in einem Raumwinkelbereich zwischen der zentralen Obskuration 11 und dem Rand 10a der Eintrittspupille 10 in die Projektionsoptik 4' eintreten kann.
Eine alternative Möglichkeit zu verhindern, dass von der Maske 2 transmittiertes Licht in die Projektionsoptik 4' eintritt, ist in 4a, b gezeigt. In diesem Fall wird die Maske 2 in Transmission betrieben, d. h. die Beleuchtungs-Strahlung 8 wird an den Strukturen 7a–c nach vorne gestreut. Die Raumwinkel der vom Beleuchtungssystem ausgesandten Strahlung 8 sind hierbei aber so steil gewählt, dass diese nicht in die Projektionsoptik 4' eintreten können: Wie in 4b gezeigt ist, liegt der Raumwinkelbereich 9b, unter dem die Strahlung 8 auf die Projektionsoptik 4' trifft, außerhalb von deren Akzeptanzwinkelbereich, der durch den Rand 10a der Eintrittspupille 10 gegeben ist. Diese Beleuchtungsart wird auch als Dunkelfeldbeleuchtung bezeichnet und stellt sicher, dass bei der in 4a, b gezeigten Anordnung nur an den Strukturen 7a–c gestreute Strahlung in die Projektionsoptik 4' eintreten kann.
Zusätzlich oder alternativ zu der Möglichkeit, ein stigmatisches Bild eines dreidimensionalen Strahlungsmusters im Resist dadurch zu erhalten, dass die Projektionsoptik 4' entsprechend angepasst wird, ist es möglich, das an der Maske gebildete, dreidimensionale Strahlungsmuster so zu verändern, dass die in der strahlungsempfindlichen Schicht auftretenden sphärischen Aberrationen gerade kompensiert werden. Eine solche Modifikation des Strahlungsmusters kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Maske 2' als Phasen- und/oder Amplitudenhologramm ausgebildet ist und holographische Strukturen 12a, 12b (in ihrem virtuellen Bild) aufweist, von denen Strahlenbündel 13a, 13b ausgehen, die sich nicht in einem Punkt vereinigen, wie in 5a in der vergrößerten Detaildarstellung für die zweite holographische Struktur 12b dargestellt ist. Es versteht sich, dass auch holographische Strukturen an der Maske 2 vorgesehen sein können, die ein stigmatisches virtuelles Bild erzeugen. So vereinigt sich z. B. das erste Strahlenbündel 13a an der holographischen Struktur 12a in einem Punkt.
Die Maske 2' mit den holographischen Strukturen 12a, 12b wird, wie in 5b dargestellt ist, kohärent mit Beleuchtungsstrahlung 8 beleuchtet und die von dieser ausgehenden Strahlenbündel 13a, 13b werden mit Hilfe der Projektionsoptik 1 von 1a im Maßstab 1:4 auf den Resist 3 (vgl. 5c) abgebildet. Hierbei wird für diejenigen Strahlenbündel 13b, welche kein stigmatisches virtuelles Bild an der Maske 2 erzeugen, durch die verkleinernde Projektion sowie die Eigenschaften des Resists 3 eine Korrektur der sphärischen Aberrationen vorgenommen, die dazu führt, dass an jedem Punkt entlang der Dickenrichtung des Resists 3 ein stigmatisches Bild 13a', 13b' des durch die Strahlenbündel 13a, 13b gebildeten dreidimensionalen Strahlungsmusters entsteht.
Wie bereits bezüglich 3a, b sowie 4a, b im Zusammenhang mit einer dreidimensional strukturierten Maske 2 beschrieben, ist es auch bei der holographischen Maske 2' günstig, wenn lediglich ein geringer Anteil der von dieser transmittierten Strahlung auf den Resist 3 trifft. Dies kann erreicht werden, indem wie in 6a gezeigt, eine schiefe Beleuchtung eingestellt wird, bei der die Winkel der Beleuchtungsstrahlung 8 so gewählt sind, dass der Raumwinkelbereich 9c der Beleuchtungsstrahlung 8 außerhalb des Randes 10a der Eintrittspupille 10 liegt (vgl. 6b), wobei die Strahlung 8 auch bezüglich des Azimutalwinkels im Wesentlichen aus einer einzigen, konstanten Richtung eingestrahlt wird. Ein solches Beleuchtungs-Setting ermöglicht es, an der holographischen Maske 2' ein Beugungsgitter 14 vorzusehen, an dem die Strahlung 8 in die Eintrittspupille 10 hinein gebeugt wird.
Unabhängig von der gewählten Beleuchtungsart wird die für die Erzeugung eines stigmatischen Bildes erforderliche Kompensation der sphärischen Aberrationen bei der Erstellung der holographischen Maske 2' mit Hilfe eines Computerprogramms berücksichtigt. Werden die sphärischen Aberrationen vollständig durch die Maske 2' kompensiert, kann die Abbildung zwar mit einer konventinellen Projektionsoptik, z. B. mit einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie durchgeführt werden, günstiger ist es aber, wenn die Projektionsoptik bzw. das verwendete Beleuchtungssystem geeignet modifiziert werden.
7 zeigt eine solche modifizierte Projektionsbelichtungsanlage 20 für die Mikrolithographie in Form eines Wafer-Steppers zur Herstellung von hochintegrierten Halbleiterbauelementen. Die Projektionsbelichtungsanlage 20 umfasst als Lichtquelle einen Excimer-Laser 21 mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm, wobei auch andere Arbeitswellenlängen, beispielsweise 248 nm, oder 365 nm möglich sind. Ein nachgeschaltetes Beleuchtungssystem 22 erzeugt in seiner Austrittsebene ein großes, scharf begrenztes, sehr homogen beleuchtetes und an die Telezentrie-Erfordernisse eines nachgeschalteten, als Projektionsoptik dienenden Projektionsobjektivs 23 angepasstes Bildfeld.
Hinter dem Beleuchtungssystem 22 ist eine Einrichtung 24 zum Halten und Manipulieren einer dreidimensional strukturierten Maske 2 bzw. einer holographischen Maske 2' so angeordnet, dass diese in der Nähe der Objektebene 25 des Projektionsobjektivs 23 liegt und in dieser Ebene zum Step- bzw. Scan-betrieb in einer durch einen Pfeil 26 angedeutete Abfahrrichtung bewegbar ist. Hierbei kann sowohl ein reiner Stepperbetrieb als auch ein kombinierter Step- und Scan-Betrieb vorgesehen sein.
Hinter der auch als Maskenebene bezeichneten Ebene 25 folgt das Projektionsobjektiv 23, das ein Bild eines bei der Beleuchtung der Maske 2, 2' erzeugten, dreidimensionalen Strahlungsmusters mit reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 1:4 oder 1:5 oder 1:10, auf einen mit einer Photoresistschicht 3 belegten Wafer 27 abbildet. Der Wafer 27 ist so angeordnet, dass die ebene Oberfläche 28 der Photoresistschicht 3 im Wesentlichen mit der Bildebene 29 des Projektionsobjektivs 23 zusammenfällt. Der Wafer 27 wird hierbei durch eine Einrichtung 30 gehalten, die einen Scannerantrieb umfasst, um den Wafer 27 synchron zur Maske 2, 2' und (anti-)parallel zu dieser zu bewegen. Die Einrichtung 30 umfasst auch Manipulatoren, um den Wafer sowohl in z-Richtung parallel zu einer optischen Achse 31 des Projektionsobjektivs 23, als auch in x- und y-Richtung senkrecht zu dieser Achse zu verfahren.
Das Projektionsobjektiv 23 hat als der Bildebene 29 benachbartes Abschlusselement eine transparente Plankonvexlinse 32, die in einem Arbeitsabstand oberhalb der Substratoberfläche 28 angeordnet ist. Zwischen der Plankonvexlinse 32 und der Substratoberfläche 28 ist eine Immersionsflüssigkeit 33 angeordnet, im vorliegenden Fall Wasser, welches die ausgangsseitige numerische Apertur des Projektionsobjektivs 23 auf ca. 1,2 erhöht. Alternativ können auch hochbrechende Flüssigkeiten wie z. B. IF131, IF132, IF169, IF175, n-Dekan, n-Hexan, Cyclo-Dekan oder Cyclo-Hexan verwendet werden, durch die eine höhere bildseitige numerische Apertur erzeugt werden kann. Mittels der Immersionsflüssigkeit 33 kann die Abbildung von dreidimensionalen Strahlungsmustern mit einer höheren Auflösung erfolgen als dies möglich ist, wenn der Zwischenraum zwischen dem optischen Element 32 und dem Wafer 27 mit einem Medium mit einer geringeren Brechzahl, z. B. Luft, ausgefüllt ist.
Das in 7 gezeigte Projektionsbelichtungsanlage weist zur Erzeugung eines stigmatischen Bildes des an der Maske 2 bzw 2' erzeugten Strahlungsmusters in die Resistschicht 3 des Wafers 27 die folgenden Besonderheiten auf:
Zunächst ist das Beleuchtungssystem 22 zur Erzeugung des gewünschten Intensitätsprofils über einen großen Tiefenbereich des Resists 3 zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung ausgelegt, die deutlich stärker als bei gewöhnlichen Beleuchtungssystemen üblich kohärent ist. Hierzu muss die bei senkrechtem Einfall (vgl. 4a und 5b) gewählte relative numerische Apertur σ möglichst klein sein und sollte typischer Weise bei weniger als 0,1, bevorzugt bei weniger als 0,05, insbesondere bei weniger als 0,03 liegen, so dass der beleuchtete Raumwinkelbereich sehr klein ausfällt Ein Beleuchtungssystem zur Erzeugung von Beleuchtungseinstellungen (settings) mit so kleiner relativer numerischer Apertur kann beispielsweise eine Lochblende in einer Blendenebene enthalten, durch deren Form das Beleuchtungs-Setting vorgegeben ist. Alternativ kann das Beleuchtungs-Setting auch bereits bei der Auslegung des Beleuchtungssystems vorgesehen werden. Es versteht sich, dass das Beleuchtungssystem 22 zusätzlich oder alternativ auch zur Erzeugung von schiefer Beleuchtung, insbesondere von Dunkelfeldbeleuchtung und/oder einer Beleuchtungseinstellung, bei der die Beleuchtungsstrahlung in einem festgelegten Raumwinkelbereich außerhalb der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 23 verläuft (Fig. 6a, b), ausgebildet sein kann. Die Art und Weise, wie das Beleuchtungssystem 22 ausgelegt sein muss, um die oben beschriebenen Beleuchtungs-Settings zu erzeugen, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass hierauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird.
Insbesondere bei Verwendung einer holographischen Maske 2' sollte die Einrichtung 24 zur Halterung der Maske 2' ferner in einem Bereich ΔZ_m in Z-Richtung um die Objektebene 25 des Projektionsobjektivs 23 herum verschiebbar sein, der bei mehr als 3 λ/NA_O ², bevorzugt bei mehr als 10 λ/NA_O ², insbesondere bei mehr als 20 λ/NA_O ² liegt, und der sich von der Objektebene 25 nach unten und/oder nach oben erstrecken kann, wobei der Bereich ΔZ_m, die jeweilige Abweichung von der nominalen Objektebene 25 in der entsprechenden Richtung (unten/oben) angibt. Gleiches gilt für die Einrichtung 30 zur Halterung des Wafers 27, die ebenfalls senkrecht zur Bildebene 29 des Projektionsobjektivs 23 um einen Betrag ΔZ_r von mehr als 3 λ/NA_B ², bevorzugt von mehr als 10 λ/NA_B ², insbesondere von mehr als 20 λ/NA_B ² in zumindest einer Richtung verschiebbar ist. Durch diese Verschiebbarkeit wird eine Defokussierung der Maske 2, 2' bzw. des Resists 3 ermöglicht, so dass der Wirkungsradius, d. h. der Bereich, in dem eine gegebene Maskenstruktur bei der Abbildung Einfluss auf das Bild hat, variabel gewählt werden kann.
Beispielsweise kann eine stark defokussierte holographische Maske das Licht eines großen Maskenbereichs auf einen einzelnen Punkt fokussieren, während eine schwach defokussierte Maske bei der Fokussierung des Lichts stärker begrenzt ist. Andererseits muss bei der Auslegung stark defokussierter Masken die größere transversale Reichweite der beugenden Strukturen berücksichtigt werden, so dass die Erzeugung zahlreicher feiner Strukturen schwieriger wird. Der benötigte Defokusbereich ΔZ_m bzw. ΔZ_r hängt hierbei von der Dicke des Resists 3 ab und ist umso größer, je dicker der Resist 3 ist. Jeder Maske 2 kann hierbei ein Defokuswert für die Verschiebung der Maske 2 und/oder des Resists 3 zugeordnet werden, der an der Projektionsbelichtungsanlage 20 mittels geeigneter (nicht gezeigter) Einrichtungen automatisch oder manuell eingestellt wird.
Es versteht sich, dass das Projektionsobjektiv 23 auch zur Einstellung eines variablen Abbildungsmaßstabs β ausgelegt sein kann, der z. B. in einem Bereich zwischen 0,8 und 1,2 variieren kann, um eine dreidimensional strukturierte Maske 2 zu verwenden, wie oben im Zusammenhang mit 2a–c beschrieben. Das Projektionsobjektiv 23 weist in diesem Fall z. B. ein (nicht gezeigtes) Linsenpaar auf, das als Strahlteleskop dient. Es versteht sich, dass das Projektionsobjektiv 23 in diesem Fall zur Erzeugung eines Abbildungsmaßstabs von ca. 1:1 ausgelegt werden kann, z. B. indem ein Design gewählt wird, wie es in der eingangs zitierten US 2006/0268253 beschrieben ist.
Insgesamt kann auf die oben beschriebene Weise ein Bild eines dreidimensionalen Strahlungsmusters in einer strahlungsempfindlichen Materialschicht erzeugt werden, dessen Ausdehnung in Dickenrichtung deutlich über derjenigen einer herkömmlichen zweidimensionalen Abbildung liegt, ohne dass hierbei eine Verschlechterung der Abbildungsqualität auf Grund von sphärischer Aberration entsteht. Günstig für die obigen Anwendungen ist eine hohe bildseitige numerische Apertur, wie sie z. B. durch die Immersionsflüssigkeit erreicht werden kann, und/oder die Verwendung von verhältnismäßig großen Wellenlängen, die ggf. auch oberhalb von 365 nm liegen können.

Claims

Optische Anordnung (1', 20) zur dreidimensionalen Strukturierung einer strahlungsempfindlichen Materialschicht (3), umfassend: eine Maske (2, 2') zur Bildung eines dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c, 13a, b), ein Substrat (27) mit der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3), sowie eine Projektionsoptik (4', 23) zur Abbildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c, 13a, b) von der Maske (2, 2') in die strahlungsempfindliche Materialschicht (3), wobei die optische Anordnung (1', 20) ausgebildet ist, sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung (5) der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zu kompensieren, um ein stigmatisches Bild (6a'–6c', 13a', 13b') des dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c, 13a, b) in der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zu erzeugen und die Maske (2') zur Bildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters (13a, 13b) eine holographische Struktur (12a, 12b) aufweist, die sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung (5) der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zumindest teilweise kompensiert.
Optische Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Maske (2) zur Bildung des dreidimensionalen Strahlungsmusters (6a–c) eine dreidimensional strukturierte Materialschicht (2a) aufweist.
Optische Anordnung nach Anspruch 2, bei der für den Abbildungsmaßstab β der Projektionsoptik (4', 23), den Brechungsindex n_r der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) und den Brechungsindex n_m der Materialschicht (2a) der Maske (2) gilt: β = n_m/n_r.
Optische Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher der Abbildungsmaßstab β der Projektionsoptik (4', 23) in Abhängigkeit vom Brechungsindex (n_r) der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) und dem Brechungsindex (n_m) der Materialschicht (2a) der Maske (2) in einem Intervall zwischen 0,8 < β < 1,2 einstellbar ist.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter umfassend: ein Beleuchtungssystem (20) zum Einbringen von Strahlung (8) in die Materialschicht (2a) der Maske (2), wobei die optische Anordnung (1', 20) ausgelegt ist, nur einen an Strukturen (7a–c) in der Materialschicht (2a) der Maske (2) gestreuten Anteil der Strahlung (8) in die Projektionsoptik (4', 23) eintreten zu lassen.
Optische Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Strukturen (7a–c) in der Materialschicht (2a) der Maske (2) reflektierend ausgebildet sind.
Optische Anordnung nach Anspruch 6, bei der das Beleuchtungssystem (22) zur Erzeugung kohärenter Beleuchtung ausgelegt ist.
Optische Anordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei der das Beleuchtungssystem (22) zur Erzeugung von Dunkelfeldbeleuchtung ausgelegt ist.
Optische Anordnung nach Anspruch 1, bei der die holographische Maske (2') ein Beugungsgitter (14) aufweist, um Strahlung (8) von einem Beleuchtungssystem (20) in die Projektionsoptik (4', 23) zu beugen.
Optische Anordnung nach Anspruch 9, bei der das Beleuchtungssystem (20) zur Erzeugung schiefer Beleuchtung ausgelegt ist.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Maske (2, 2') senkrecht zur einer Objektebene (25) der Projektionsoptik (23) um einen Betrag von mehr als 3 λ/NA_O ² und/oder die lichtempfindliche Materialschicht (3) senkrecht zu einer Bildebene (29) der Projektionsoptik (23) um einen Betrag von mehr als 3 λ/NA_B ² verschiebbar ist.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein Beleuchtungssystem (20), das zur Erzeugung einer relativen numerischen Apertur σ von weniger als 0,1 ausgelegt ist.
Optische Anordnung nach Anspruch 12, wobei die relative numerische Apertur σ weniger als 0,05 beträgt.
Optische Anordnung nach Anspruch 12, wobei die relative numerische Apertur σ weniger als 0,03 beträgt.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgelegt für den Betrieb mit Strahlung (8) bei einer Wellenlänge von 400 nm oder darunter.
Optische Anordnung nach Anspruch 15, wobei die Wellenlänge 200 nm oder darunter beträgt.
Optische Anordnung nach Anspruch 15, wobei die Wellenlänge 193 nm beträgt.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Projektionsoptik (4', 23) eine bildseitige Apertur von 1,2 oder darüber aufweist.
Optische Anordnung nach Anspruch 18, wobei die bildseitige Apertur 1,4 oder darüber beträgt.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwischen einem letzten optischen Element (32) der Projektionsoptik (23) und der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) eine Immersionsflüssigkeit (33) eingebracht ist.
Maske zur Verwendung in einer optischen Anordnung (1', 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zur Bildung eines dreidimensionalen Strahlungsmusters (13a, 13b) eine holographische Struktur (12a, 12b) aufweist, die sphärische Aberrationen entlang der Dickenrichtung (5) der strahlungsempfindlichen Materialschicht (3) zumindest teilweise kompensiert.