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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren
sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren
und eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche
eine flexible und schnelle Anpassung der Polarisationsverteilung
an unterschiedliche abzubildende Strukturen ermöglichen.
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Stand der Technik
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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.
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Es
ist bekannt, in einem auch als „Doppelbelichtung” bezeichneten
Verfahren den Wafer unmittelbar aufeinanderfolgend unter Verwendung
unterschiedlicher (z. B. horizontaler und vertikaler) Maskenstrukturen zu
belichten. Ferner sind verschiedene Ansätze bekannt, zur
Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen
insbesondere in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung oder
in der Retikelebene einzustellen.
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Aus
WO 2005/069081 A2 ist
u. a. ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element bekannt,
welches aus einem optisch aktiven Kristall besteht und ein in Richtung
der optischen Achse des Kristalls variierendes Dickenprofil aufweist.
Eine schematische Darstellung dieses polarisationsbeeinflussenden
optischen Elementes ist in
11 (welche
dieser Offenlegungsschrift entnommenen ist) wiedergegeben und wird
im Weiteren noch detaillierter erläutert.
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Aus
WO 2006/040184 A2 ist
es u. a. bekannt, zur Anpassung der Polarisationsrichtung an unterschiedliche
Maskenstrukturen in der Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage
eine Vorrichtung zur Drehung der Polarisationsrichtung um einen
beliebigen, gewünschten Winkel anzuordnen, wobei diese
Vorrichtung z. B. eine Lambda/2-Platte oder eine Anordnung aus zwei
gekreuzten Lambda/2-Platten umfassen kann.
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Aus
WO 2006/097135 A1 ist
es u. a. bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage einen Polarisationsmanipulator anzuordnen,
welcher z. B. einen Polarisationsrotator zur Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung
mit einer um die optische Systemachse rotierenden Lambda/4-Platte
aufweisen kann, deren Drehung gemeinsam mit der Drehung eines rotierenden
Pupillenfilters derart mit einer Scanrate der Scanvorrichtung koordiniert
wird, dass unterschiedliche Muster auf der Maske mit unterschiedlichen
Beleuchtungssettings von jeweils unterschiedlicher Polarisationsvorzugsrichtung
beleuchtet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mikrolithographisches
Projektionsbelichtungsverfahren sowie eine mikrolithographische
Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche eine flexible
und schnelle Anpassung der Polarisationsverteilung an unterschiedliche
abzubildende Strukturen ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen
des unabhängigen Anspruchs 1 sowie die Vorrichtung gemäß den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 18 gelöst.
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Ein
mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren weist folgende
Schritte auf:
- – Bereitstellen eines
Substrats, auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen
Material aufgebracht ist;
- – Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv,
wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Polarisationsmanipulator
mit einem ersten und wenigstens einem zweiten Bereich aufweist,
wobei der erste Bereich und der zweite Bereich den Polarisationszustand
von hindurchtretendem Licht in unterschiedlicher Weise beeinflussen;
und
- – Projizieren, in wenigstens zwei Projektionsschritten,
jeweils einer Maskenstruktur auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe
der Projektionsbelichtungsanlage, wobei in einem dieser Projektionsschritte
nur der erste Bereich und dem anderen dieser Projektionsschritte
nur der zweite Bereich wenigstens teilweise im Strahlengang der
Beleuchtungseinrichtung angeordnet wird.
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Da
der erfindungsgemäße Polarisationsmanipulator
wenigstens zwei Bereiche mit voneinander verschiedener Polarisationswirkung
aufweist, wird es infolge der Verwendung dieses Polarisationsmanipulators ermöglicht,
in einer kontinuierlichen Relativbewegung zwischen den Bereichen
des Polarisationsmanipulators einerseits und dem die Beleuchtungseinrichtung
durchlaufenden Lichtbündel andererseits einen raschen Wechsel
der durch den Polarisationsmanipulator eingestellten Polarisationsverteilung
herbeizuführen und damit eine flexible und schnelle Anpassung
der Polarisationsverteilung an unterschiedliche abzubildende Strukturen
zu realisieren, was insbesondere ohne Unterbrechung oder Störung
des Lithographieprozesses erfolgen kann.
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Aufgrund
dieses erfindungsgemäß ermöglichten,
kontinuierlichen Bewegungsablaufes können die etwa bei
einem Austausch des gesamten Polarisationsmanipulators anfallenden
Reaktionszeiten z. B. infolge wiederholten Anfahrend und Anhaltens
von Austauschvorrichtungen vermieden werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform kann zwischen den Projektionsschritten
(welche sowohl unmittelbar aufeinander folgen können oder
zwischen denen eine oder mehrere weitere Projektionsschritte liegen
können) ein Wechsel einer auf die lichtempfindliche Schicht
zu projizierenden Maskenstruktur erfolgen. Insbesondere kann bei
diesem Wechsel der auf die lichtempfindliche Schicht zu projizierenden
Maskenstruktur ein Wechsel der mittels der Beleuchtungseinrichtung
beleuchteten Maske durchgeführt werden. Hierbei wird es
durch die Erfindung insbesondere ermöglicht, mittels Koordination
bzw. Synchronisierung der o. g. Relativbewegung mit dem Wechsel
der zu projizierenden Maskenstruktur die für den letztgenannten
Wechsel ohnehin erforderlichen Zeitintervalle dazu zu nutzen, zwischen
den unterschiedlichen polarisationsbeeinflussenden Bereichen des Polarisationsmanipulators
hin- und herzuschalten und hiermit unmittelbar den zu der jeweiligen
Maskenstruktur jeweils optimalen Polarisationszustand einzustellen.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv,
wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Polarisationsmanipulator
mit einem ersten Bereich und wenigstens einem zweiten Bereich aufweist,
wobei der erste Bereich und der zweite Bereich den Polarisationszustand
von hindurchtretendem Licht in unterschiedlicher Weise beeinflussen,
und wobei der Polarisationsmanipulator derart ausgestaltet ist,
dass ein Wechsel zwischen einem ersten Beleuchtungsmodus, in welchem
nur der erste Bereich wenigstens teilweise im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung
angeordnet ist, und einem zweiten Beleuchtungsmodus, in welchem
nur der zweite Bereich wenigstens teilweise im Strahlengang der
Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, durchführbar ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist der Polarisationsmanipulator eine
im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung drehbare Platte auf,
auf welcher der erste Bereich und/oder der zweite Bereich angeordnet sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist ferner eine Wechselvorrichtung zum
Wechsel der auf die lichtempfindliche Schicht zu projizierenden
Maskenstruktur vorgesehen. Des Weiteren ist gemäß einer
Ausführungsform ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen,
welche den Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Beleuchtungsmodus
mit dem Betrieb der Wechselvorrichtung synchronisiert.
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Zu
weiteren bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen der Vorrichtung
wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2a–b
schematische Darstellungen des Aufbaus eine erfindungsgemäßen
Polarisationsmanipulators in Draufsicht (2a) bzw.
in Seitenansicht (2b);
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3–5 schematische
Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des in 11 gezeigten
polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes bei unterschiedlichen
Eingangspolarisationsverteilungen;
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6–7 schematische
Darstellungen zur Erläuterung eines typischen Ablaufes
eines mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren gemäß der
Erfindung;
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8a–b
schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Polarisationsmanipulators
in Draufsicht (8a) bzw. in Seitenansicht (8b);
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9 eine
weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Polarisationsmanipulators in perspektivischer Darstellung;
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10 eine
weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Polarisationsmanipulators in Draufsicht; und
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11 ein
im Stand der Technik bekanntes polarisationsbeeinflussendes Element
in perspektivischer Darstellung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
in lediglich schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
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Die
mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 101 und ein
Projektionsobjektiv 102 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 101 dient
zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 103 mit
Licht von einer Lichtquelleneinheit 104, welche beispielsweise
einen ArF-Laser für eine Arbeitswellenlänge von
193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende
Strahlformungsoptik umfasst. Das parallele Lichtbüschel
der Lichtquelleneinheit 104 trifft zunächst auf
ein diffraktives optisches Element 105, welches über
eine durch die jeweilige beugende Oberflächenstruktur definierte
Winkelabstrahlcharakteristik in einer Pupillenebene P1 eine gewünschte
Intensitätsverteilung (z. B. Dipol- oder Quadrupolverteilung)
erzeugt. In Lichtausbreitungsrichtung nach dem diffraktiven optischen
Element 105 befindet sich eine optische Einheit 106,
welche ein ein paralleles Lichtbündel mit variablem Durchmesser
erzeugendes Zoom-Objektiv sowie ein Axikon aufweist. Mittels des
Zoom-Objektives in Verbindung mit dem vorgeschalteten diffraktiven
optischen Element 105 werden in der Pupillenebene P1 je
nach Zoom-Stellung und Position der Axikon-Elemente unterschiedliche
Beleuchtungskonfigurationen erzeugt. Die optische Einheit 106 umfasst
im dargestellten Beispiel ferner einen Umlenkspiegel 107.
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In
der Pupillenebene P1 befindet sich gemäß dem Ausführungsbeispiel
von
1 ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element
10 mit
dem in
11 dargestellten und aus
WO 2005/069081 A2 bekannten
Aufbau. Unmittelbar vor dem Element
10 befindet sich ein
Polarisationsmanipulator
115, der in Kombination mit dem
Element
10 unterschiedliche Polarisationsverteilungen einstellt
und für den unterschiedliche Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf
2,
8,
9 und
10 detaillierter
noch erläutert werden.
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In
Lichtausbreitungsrichtung nach der Pupillenebene P1 befindet sich
im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung 108, welche
z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer
Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen
kann. Auf die Lichtmischeinrichtung 108 folgt in Lichtausbreitungsrichtung
eine Linsengruppe 109, hinter der sich eine Feldebene F1
mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch
ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 110 auf
die Struktur tragende, in der Feldebene F2 angeordnete Maske (Retikel) 103 abgebildet
wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt.
Die Struktur tragende Maske 103 wird mit dem Projektionsobjektiv 102,
welches im dargestellten Beispiel zwei Pupillenebenen PP1 und PP2
aufweist, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes
Substrat 111 bzw. einen Wafer abgebildet.
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Gemäß 1 erfolgt
die Einstellung einer jeweils gewünschten Polarisationsverteilung
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die kombinierte
Wirkung des noch detaillierter beschriebenen Polarisationsmanipulators 115 mit
dem Element 10 von 11, weshalb
im Weiteren zunächst die Funktionsweise des letztgenannten
Elementes 10 unter Bezugnahme auf 3 bis 5 kurz
beschrieben wird.
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Dieses
Element 10, welches aus kristallinem Quarz mit in Richtung
der Elementachse EA orientierter Kristallachse hergestellt ist,
weist ein Dickenprofil auf, das gemäß 11 nur
von einem auf eine Referenzachse RA bezogenen Azimutwinkel Θ abhängig
ist, wobei die Referenzachse RA die Elementachse EA senkrecht schneidet.
Dabei bleibt die Dicke des Elementes 10 in radialer Richtung
konstant. In Zentrum des Elementes 10, also im Bereich
kleiner Radien, befindet sich ein lediglich aus fertigungstechnischen
Gründen belassenes Loch 11, innerhalb dessen die
Polarisation unverändert bleibt. Infolge der optischen
Aktivität des kristallinen Quarz bewirkt das Element 10 für
auftreffendes Licht mit linearer Eingangspolarisation eine zur Dicke
des Elementes 10 proportionale Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung.
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Das
Element 10 ermöglicht insbesondere die Umformung
einer linearen Polarisationsverteilung mit konstanter Polarisationsvorzugsrichtung
in eine tangentiale Polarisationsverteilung oder eine radiale Polarisationsverteilung.
In 3, 4 und 5 sind für
drei verschiedene Eingangspolarisationen die jeweiligen Polarisationsverteilungen
bei Austritt aus dem Element 10 dargestellt.
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Im
Einzelnen wandelt das Element 10 gemäß 3 eine
lineare Polarisationsverteilung 310 mit konstanter Polarisationsvorzugsrichtung
in y-Richtung (im eingezeichneten Koordinatensystem) in eine tangentiale
Polarisationsverteilung 320 um, bei welcher die Polarisationsvorzugsrichtung
jeweils senkrecht zum auf die (in z-Richtung orientierte) optische
Systemachse gerichteten Radius verläuft. Gemäß 4 wandelt
das Element 10 eine lineare Polarisationsverteilung 410 mit
konstanter Polarisationsvorzugsrichtung in x-Richtung in eine radiale
Polarisationsverteilung 420 um, bei welcher die Polarisationsvorzugsrichtung
jeweils parallel zum auf die (in z-Richtung orientierte) optische
Systemachse gerichteten Radius verläuft. Schließlich
lässt das Element eine Polarisationsverteilung 510,
welche unpolarisiertem Licht entspricht, unverändert, d.
h. die Polarisationsverteilung 520 bei Austritt aus dem
Element entspricht ebenfalls derjenigen von unpolarisiertem Licht.
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Erfindungsgemäß weist
nun die Beleuchtungseinrichtung 101 gemäß 1 in
der ersten Pupillenebene P1 das Element 10 mit dem vorstehend
unter Bezugnahme auf 11 beschriebenen Aufbau auf.
Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 101 gemäß 1 in
Lichtausbreitungsrichtung vor dem Element 10 (d. h. stromaufwärts
des Elementes 10) einen Polarisationsmanipulator 115 auf,
welcher die Einstellung von wenigstens zwei unterschiedlichen Polarisationsverteilungen
des auf das Element 10 auftreffenden Lichtes ermöglicht
und für den im Weiteren unter Bezugnahme auf 2, 8 und 9 verschiedene Ausführungsformen
erläutert werden.
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Gemeinsames
Merkmal der in 2, 8 und 9 dargestellten
Polarisationsmanipulatoren ist, dass diese jeweils wenigstens zwei
Bereiche aufweisen, welche den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht
in unterschiedlicher Weise beeinflussen und deren Relativposition
zu dem die Beleuchtungseinrichtung 101 durchlaufenden Strahlenbündel
veränderlich ist. Genauer sind die Polarisationsmanipulatoren
von 2, 8 und 9 jeweils
so ausgestaltet, dass mittels einer kontinuierlichen Relativbewegung
zwischen den besagten, den Polarisationszustand in unterschiedlicher
Weise beeinflussen Bereichen einerseits und dem die Beleuchtungseinrichtung 101 durchlaufenden
Strahlenbündel andererseits der jeweils im Beleuchtungsstrahlengang
angeordnete Bereich wechselt, wobei jeweils immer nur einer der
Bereiche ganz oder teilweise im Beleuchtungsstrahlengang liegt.
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Es
ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das Vorhandensein
des Elementes 10 im Beleuchtungsstrahlengang beschränkt
ist. Vielmehr kann je nach den gewünschten Polarisationsverteilungen bzw.
je nach konkreter Ausführung des Polarisationsmanipulators 115 auch
lediglich der Polarisationsmanipulator 115 mit seinen den
Polarisationszustand in unterschiedlicher Weise beeinflussenden
Bereichen (ohne das Element 10) eingesetzt werden.
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Gemäß 2a–b
weist ein Polarisationsmanipulator 200 in einer ersten
Ausführungsform eine um die in z-Richtung verlaufende optische
Systemachse OA drehbar angeordnete Platte 205 auf, welche
zur Ausbildung von den Polarisationszustand von hindurchtretendem
Licht in unterschiedlicher Weise beeinflussen Bereichen 210, 220 mit
zwei kreissegmentförmigen Ausschnitten versehen ist, wobei
ein erster Bereich 210 aus optisch aktivem, kristallinen
Quarz hergestellt ist und eine solche Dicke aufweist, dass er für
hindurchtretendes, linear polarisiertes Licht eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung
um 90° oder ein ungeradzahliges Vielfaches hiervon bewirkt.
Der zweite Bereich 220 lässt die Polarisationsvorzugsrichtung
unverändert und kann somit insbesondere als materialfreier
Ausschnitt bzw. Loch ausgestaltet sein. Alternativ kann der Bereich 220 ebenfalls
aus optisch aktivem, kristallinen Quarz hergestellt sein und eine
solche Dicke aufweisen, dass er effektiv den Polarisationszustand
unverändert lässt, also beispielsweise für
hindurchtretendes, linear polarisiertes Licht eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung
um 180° oder ein geradzahliges Vielfaches hiervon bewirkt.
Bei Verwendung von synthetischem, optisch aktivem kristallinen Quarz
mit einem spezifischen Drehvermögen α von etwa
323.1°/mm bei einer Wellenlänge von 193 nm und
einer Temperatur von 21.6°C entspricht diese Bedingung
(für eine 180°-Drehung) einer Dicke des Bereichs 220 von
etwa d ≈ 557 μm.
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Die
Drehung der Platte 205 erfolgt, wie in 2b schematisch
angedeutet, über einen Aktuator 230, welcher über
eine ebenfalls nur angedeutete Steuereinrichtung 240 ansteuerbar
ist. Gemäß 2b liegt
jeweils nur einer der Bereiche 210, 220 ganz oder
teilweise im Beleuchtungsstrahlengang, d. h. im Bereich des von
der mit L bezeichneten Lichtquelle ausgesandten Lichtbündels.
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Wie
aus den vorstehenden Ausführungen zu 2 bis 5 unmittelbar
deutlich wird, entsteht durch die gemeinsame Wirkung von Element 10 und
Polarisationsmanipulator 200 für den beispielhaften
Fall, dass das auf den Polarisationsmanipulator 200 auftreffende
Licht ursprünglich linear in y-Richtung polarisiert ist,
entweder gemäß 3 radial
polarisiertes Licht (wenn sich der erste Bereich 210 im
Beleuchtungsstrahlengang befindet) oder gemäß 4 tangential
polarisiertes Licht (wenn sich der zweite Bereich 220 im
Beleuchtungsstrahlengang befindet). Dabei entsprechen die Polarisationsverteilungen 310 bzw. 410 jeweils
denjenigen Polarisationsverteilungen, die nach Austritt aus dem
Polarisationsmanipulator 200 bzw. vor Eintritt in das Element 10 vorliegen.
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Die
anhand von 2a–b beschriebene Drehbarkeit
der Platte 205 bzw. die damit einhergehende kontinuierliche
Relativbewegung zwischen den den Polarisationszustand in unterschiedlicher
Weise beeinflussen Bereichen 210, 220 einerseits
und dem die Beleuchtungseinrichtung 101 durchlaufenden
Strahlenbündel andererseits wird nun erfindungsgemäß dazu
genutzt, eine Änderung der Polarisationsverteilung so vorzunehmen,
dass diese Änderung mit einem im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage
vorgenommenen Wechsel der Maske koordiniert wird, wie im Weiteren
unter Bezugnahme auf 6 und 7 erläutert
wird.
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Dabei
zeigt 7 in schematischer Darstellung eine Maskenwechselvorrichtung 705 mit
einer ersten Maske 710 und einer zweiten Maske 720,
welche linear in der durch den Doppelpfeil angedeuteten Richtung verfahrbar
sind. Dabei wird lediglich beispielhaft davon ausgegangen, dass
die bei Beleuchtung der ersten Maske 710 idealerweise verwendete
Polarisationsverteilung eine radiale Polarisationsverteilung ist,
wohingegen die bei Beleuchtung der zweiten Maske 720 idealerweise
verwendete Polarisationsverteilung eine tangentiale Polarisationsverteilung
ist.
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Erfindungsgemäß können
nun die zur Realisierung eines Wechsels von der ersten Maske
710 auf
die zweite Maske
720 ohnehin vorhandenen Zeitintervalle
dazu genutzt werden, mittels Rotation der Platte
205 zwischen
den die Polarisation unterschiedlich beeinflussenden Bereichen
210,
220 zu
wechseln. Bei geeigneter Synchronisation des Betriebs der Maskenwechselvorrichtung
705 einerseits
und des Polarisationsmanipulators
200 andererseits wird
der Ablauf des Lithographieprozesses dabei nicht unterbrochen bzw.
gestört. Ein lediglich beispielhaftes Zeitschema für
den obigen Ablauf ist in Tabelle 1 dargestellt, wobei die Maske
710 beispielsweise
dem Retikel R1 und die Maske
720 beispielsweise dem Retikel
R2 entspricht, und wobei die durch die Bereiche
210,
220 erzeugten
Polarisationsverteilungen mit „Polarisation 1” bzw. „Polarisation
2” bezeichnet sind. Tabelle 1:
| Schritt | Vorgang
am Retikel | Polarisationseinstellung | Dauer |
| 1 | Belichtung
Retikel R1 | Polarisation
1 | 60
ms |
| 2 | Retikelwechsel | Polarisationswechsel | 10
ms |
| 3 | Belichtung
Retikel R2 | Polarisation
2 | 60
ms |
| 4 | Schritt | Polarisation
2 | 60
ms |
| 5 | Belichtung
Retikel R2 | Polarisation
2 | 60
ms |
| 6 | Retikelwechsel | Polarisationswechsel | 10
ms |
| 7 | Belichtung
Retikel R1 | Polarisation
1 | 60
ms |
| 8 | Schritt | Polarisation
1 | 60
ms |
| Zurück
zu Schritt 1 | | | |
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Aus
Tabelle 1 ist ersichtlich, dass in dem gewählten Ausführungsbeispiel
ein Polarisationswechsel jeweils nach 190 ms zu erfolgen hat und
dann eine Zeitdauer von 10 ms erfordert. Wenngleich die Erfindung selbstverständlich
nicht auf konkrete Zeitdauern beschränkt ist, liegen typische
Zeitintervalle, für welche nur der erste Bereich und/oder
nur der zweite Bereich wenigstens teilweise im Strahlengang der
Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, im Bereich von 50 bis 200
Millisekunden. Des Weiteren kann die Zeitdauer, während der
ein Wechsel der zu projizierenden Maskenstruktur bzw. des Retikels
vorgenommen wird, beispielsweise im Bereich von 5 bis 20 Millisekunden
liegen. Eine Synchronisation des mittels Rotation der Platte 205 realisierten
Wechsels zwischen den die Polarisation unterschiedlich beeinflussenden
Bereichen 210, 220 mit dem Wechsel der zu projizierenden
Maskenstruktur wird jeweils durch geeignete Abstimmung der geometrischen Abmessungen
der Bereiche 210, 220 sowie der zwischen diesen
auf der Platte 205 verbleibenden Zwischenräume
und der Drehgeschwindigkeit und Winkelorientierung der Platte 205 erzielt,
wobei über die Steuerungseinrichtung 240 eine
dauerhafte Synchronisierung sichergestellt werden kann.
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6 zeigt
ein Diagramm zur Veranschaulichung der vorstehend erläuterten,
synchronisierten Wechsel von Maske bzw. Retikel einerseits und Polarisationsverteilung
andererseits.
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Wenngleich
der Wechsel der Polarisationsverteilung beispielhaften anhand eines
Wechsels von einer radialen Polarisationsverteilung während
der Beleuchtung der ersten Maske 710 zu einer tangentialen
Polarisationsverteilung während der Beleuchtung der zweiten
Maske 720 beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf
konkrete Polarisationsverteilungen beschränkt.
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Um
in Verbindung mit dem zuvor beschriebenen und gemäß dem
Ausführungsbeispiel in der Beleuchtungseinrichtung
101 verbleibenden
Element
10 zwischen einer radialen Polarisationsverteilung,
einer tangentialen Polarisationsverteilung oder unpolarisiertem
umschalten zu können, lassen sich insbesondere die in Tabelle
2 dargestellten Wechsel zwischen der für die erste Maske
710 und
der für die zweite Maske
720 verwendeten Polarisationsverteilung
realisieren. Hierbei ist mit Polarisation „X” eine
lineare Polarisationsverteilung mit konstanter Polarisationsvorzugsrichtung
in x-Richtung und mit Polarisation „Y” eine lineare
Polarisationsverteilung mit konstanter Polarisationsvorzugsrichtung
in y-Richtung bezeichnet. Tabelle 2:
| Bezeichnung | Polarisation
1 | Polarisation
2 |
| A | X | Y |
| B | X | Unpolarisiert |
| C | Y | Unpolarisiert |
| A' | Y | X |
| B' | unpolarisiert | X |
| C' | unpolarisiert | Y |
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8a–b
zeigen schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Polarisationsmanipulators
in Draufsicht (8a) bzw. Seitenansicht (8b).
In dieser Ausführungsform sind den Polarisationszustand
von hindurchtretendem Licht in unterschiedlicher Weise beeinflussende Bereiche 810, 820 in
Form von zueinander senkrecht bzw. rechtwinklig angeordneten Platten
realisiert, die an einem um eine zur (in z-Richtung verlaufenden)
optischen Systemachse senkrechte Drehachse drehbaren Zylinder 805 angebracht
sind, wobei sich je nach Drehstellung des Zylinders 805 die
eine oder die andere der beiden Platten wenigstens teilweise im
Beleuchtungsstrahlengang befindet und wobei jeweils Öffnungen
an der den Platten gegenüberliegenden Positionen im Zylinder 805 vorgesehen
sind.
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Die
die Bereiche 810, 820 ausbildenden Platten können
analog zur Ausführungsform von 2 aus optisch
aktivem, kristallinen Quarz ausgestaltet sein. Insbesondere kann – insoweit
analog zu dem Ausführungsbeispiel von 2 – die
den Bereich 810 ausbildende Platte für hindurchtretendes,
linear polarisiertes Licht eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung
um 90° oder ein ungeradzahliges Vielfaches hiervon bewirken,
und die den Bereich 820 ausbildende Platte kann eine solche
Dicke aufweisen, dass sie effektiv den Polarisationszustand unverändert
lässt, also beispielsweise für hindurchtretendes,
linear polarisiertes Licht eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung
um 180° oder ein geradzahliges Vielfaches hiervon bewirkt.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Verwendung von optisch aktivem Material
beschränkt. Alternativ können beide Platten oder
auch nur eine dieser Platten auch aus Material hergestellt sein,
welches anstelle der zirkularen Doppelbrechung lineare Doppelbrechung
aufweist, also z. B. aus einem optisch einachsigen Kristallmaterial
wie Magnesium-Fluorid (MgF2).
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Die
Erfindung ist ferner nicht auf die anhand von 2 und 8 beschriebene Drehung der den Polarisationszustand
unterschiedlich beeinflussenden Bereiche beschränkt. Da
es zur Erzielung der gewünschten Wirkung nur auf eine Relativbewegung
zwischen diesen Bereichen einerseits und dem die Beleuchtungseinrichtung 101 durchlaufenden
Lichtstrahl bzw. Lichtbündel andererseits ankommt, kann
alternativ oder zusätzlich auch die Position des Lichtbündels
selbst geändert werden.
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Ein
entsprechendes Ausführungsbeispiel, in welchem die Position
des Lichtbündels selbst geändert innerhalb der
Beleuchtungseinrichtung geändert wird, ist in 9 gezeigt.
Hierbei befindet sich innerhalb eines von einem konischen Hohlspiegel 905 umgebenen
Bereichs ein im Ausführungsbeispiel an einem keilförmigen Element
ausgebildeter Umlenkspiegel 906, welcher um die (wiederum
in z-Richtung verlaufende) optische Systemachse rotiert und so eine
Rotation des an der Innenseite des Hohlspiegels 905 reflektierten
Lichtstrahls auf einem Kreisumfang bewirkt, so dass der Lichtstrahl
abwechselnd von zwei den Polarisationszustand unterschiedlich beeinflussenden
Bereichen 910, 920, welche wiederum auf einer
Platte 907 angeordnet sind, entweder nur den einen Bereich 910 oder
nur den anderen Bereich 920 durchlauft. Die Platte 907 bzw.
die Bereiche 910, 920 selbst verbleiben somit
gemäß diesem Ausführungsbeispiel innerhalb
der Beleuchtungseinrichtung ortsfest an Ort und Stelle. Durch eine
in Lichtausbreitungsrichtung auf die Platte 907 folgende
analoge Anordnung (nicht dargestellt) aus einem zweiten konischen
Hohlspiegel sowie einem mit dem ersten Umlenkspiegel 906 synchron
rotierenden und auf einem entsprechenden keilförmigen Element
angeordneten zweiten Umlenkspiegel kann der Lichtstrahl wieder zurück
auf die ursprüngliche Achse gelenkt werden.
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Wenngleich
bei den vorstehend anhand von 2, 8 und 9 beschriebenen
Ausführungsformen insbesondere eine konstante Drehgeschwindigkeit
der den Polarisationszustand unterschiedlich beeinflussenden Bereiche
(in 2 und 8)
bzw. des Lichtstrahls (in 9) gewählt
werden kann, was u. a. im Hinblick auf die Vermeidung von Beschleunigungen
in der jeweiligen Tragstruktur und damit einhergehender dynamischer Anregungen
sowie im Hinblick auf die Lebensdauer des Systems vorteilhaft ist,
ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. So kann je
nach dem konkret gewünschten Zeitschema der einzustellenden
Polarisationszustände bzw. der Maskenstrukturwechsel das
Geschwindigkeitsprofil der jeweiligen Drehbewegung in geeigneter Weise,
insbesondere zeitlich periodisch, modifiziert werden, indem ein
(z. B. periodisches) Abbremsen bzw. ein Beschleunigen der jeweiligen
Drehbewegung erfolgt.
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Des
Weiteren ist die Erfindung nicht auf das Vorhandensein von genau
zwei den Polarisationszustand unterschiedlich beeinflussenden Bereichen
beschränkt. Vielmehr können, wie in 10 schematisch
dargestellt, auch drei oder mehr solcher Bereiche vorgesehen sein,
wobei 10 lediglich beispielhaft drei
Bereiche 951, 952, 953 mit jeweils unterschiedlicher
Polarisationswirkung zeigt, die kreisumfangförmig in einer
periodisch wiederholten Anordnung auf einer in einer zur Lichtausbreitungsrichtung
senkrechten Ebene rotierenden Platte 950 vorliegen.
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Ein
Wechsel der möglichen Kombination von Polarisationseinstellungen
kann durch Änderung der polarisationsoptischen Eigenschaften
der durchleuchteten Bereiche erzielt werden. Hierzu können
beispielsweise die die jeweiligen Bereiche ausbildenden Teilelemente
oder auch der gesamte Polarisationsmanipulator ausgetauscht werden.
Des Weiteren kann, um ein auch vorübergehendes Stoppen
der Drehbewegung zu vermeiden, eine solche Umstellung auch mittels
eines Spurwechsels oder einer Änderung des ausgeleuchteten Bereichs
auf einer Platte, auf welcher eine Vielzahl von Bereichen unterschiedlicher
Polarisationswirkung (beispielsweise konzentrisch oder auch nebeneinander)
angeordnet sind, realisiert werden. Ferner lassen sich die bisher
dargestellten Ausführungsformen der Erfindung derart modifizieren,
dass ein vor Durchtritt durch wenigstens einen Bereich des Polarisationsmanipulators
etwa linear polarisierter Projektionsbelichtungsstrahl nach Passieren
des wenigstens einen Bereichs des Polarisationsmanipulators einen
zirkularen oder elliptischen Polarisationsanteil aufweist, oder
zirkular bzw. elliptisch polarisiert ist. Dies kann z. B. mittel
einer 1/4-Platte erzeilt werden, welche aus linear polarisiertem
Licht zirkular polarisiertes Licht macht.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/069081
A2 [0004, 0030]
- - WO 2006/040184 A2 [0005]
- - WO 2006/097135 A1 [0006]