DE102011084152A1

DE102011084152A1 - Verfahren zur Einstellung der Intensitätsverteilung in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie optisches System

Info

Publication number: DE102011084152A1
Application number: DE201110084152
Authority: DE
Inventors: Jörg Zimmermann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-04-11
Also published as: WO2013050198A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Intensitätsverteilung in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein optisches System. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Erzeugen einer transmissionsbeeinflussenden Schicht (140, 240, 340) auf wenigstens einer Oberfläche eines in dem optischen System angeordneten optischen Elements (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816), und partielles Beseitigen dieser Schicht (140, 240, 340) durch Bestrahlen eines Teils der Schicht derart, dass das optische Element (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816) infolge des verbleibenden Anteils (140a, 240a, 340a) der Schicht eine vorbestimmte Transmissionsverteilung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Intensitätsverteilung in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein optisches System.
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.
In der Beleuchtungseinrichtung wie auch im Projektionsobjektiv kann aus unterschiedlichen Gründen eine gezielte Einstellung definierter Beleuchtungssettings und/oder unterschiedlicher Apodisationen gewünscht sein. Dabei wird hier und im Folgenden unter einem Beleuchtungssetting die Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung verstanden. Unter Apodisation wird die Transmissionsverteilung in einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs verstanden.
Ein Anwendungsbeispiel für eine solche gezielte Einstellung ist das sogenannte „Tool-to-Tool-Matching”, welches vorgenommen wird, um die Abbildungseigenschaften unterschiedlicher Projektionsbelichtungsanlagen aneinander dahingehend anzupassen, dass die Kombination aus Beleuchtungseinrichtung, Retikel und Projektionsobjektiv auf Waferebene im Idealfall das gleiche Abbildungsergebnis bei Wechsel zwischen den beiden Systemen ergibt und somit übereinstimmende Resultate bei der Belichtung auf Waferebene erzielt werden. Weitere Beispiele sind die Optimierung der Schärfentiefe oder des Abbildungskontrastes durch Bereitstellung eines im Hinblick auf das Prozessfenster bestmöglichen Beleuchtungssettings bzw. einer bestmöglichen Apodisation.
Zur gezielten Einstellung definierter Beleuchtungssettings sind diverse Ansätze, beispielsweise durch die Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOE's) oder auch Spiegelanordnungen mit einer Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Mikrospiegel, wie z. B. in WO 2005/026843 A2 offenbart, bekannt. Des Weiteren ist z. B. der Einsatz von Transmissionsfiltern bekannt, um eine gewünschte Apodisation im Projektionsobjektiv einzustellen.
Da die für das jeweils erzielte Beleuchtungssetting sowie die Apodisation und damit die Abbildungseigenschaften relevanten Parameter sich mit der Zeit ändern können, besteht ein Bedarf, auch deren Einstellung je nach den veränderlichen Gegebenheiten flexibel einstellen zu können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Einstellung der Intensitätsverteilung in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein optisches System bereitzustellen, welche eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der in der Projektionsbelichtungsanlage einstellbaren Intensitätsverteilungen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einstellung der Intensitätsverteilung in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage weist folgende Schritte auf:

– Erzeugen einer transmissionsbeeinflussenden Schicht auf wenigstens einer Oberfläche eines in dem optischen System angeordneten optischen Elements; und
– Partielles Beseitigen dieser Schicht durch Bestrahlen eines Teils der Schicht derart, dass das optische Element infolge des verbleibenden Anteils der Schicht eine vorbestimmte Transmissionsverteilung aufweist.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, zur Einstellung der Intensitätsverteilung eine gewünschte Transmissionsverteilung dadurch einzustellen, dass eine Oberfläche eines in dem optischen System angeordneten optischen Elements zunächst mit einer transmissionsbeeinflussenden Schicht bzw. Kontamination belegt und anschließend selektiv wieder von dieser transmissionsbeeinflussenden Schicht bzw. Kontamination befreit wird, so dass sich die gewünschte Transmissionsverteilung aufgrund des verbleibenden Anteils der Schicht ergibt.
Der Schritt des partiellen Beseitigens der Schicht (im Weiteren auch als „Kontaminationsschicht” bezeichnet) durch Bestrahlen eines Teils der Kontaminationsschicht mit UV-Licht wird auch als „Freibrennen” bezeichnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Bestrahlung mit UV-Licht beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann auch eine Bestrahlung mit Elektronen zum partiellen Beseitigen der Schicht erfolgen.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird zum einen dem Umstand Rechnung getragen, dass die Einstellung der gewünschten Transmissionsverteilung, welche insbesondere durch Einleiten einer anorganischen oder organischen chemischen Verbindung, beispielsweise einer Kohlenwasserstoffverbindung, in einen an die Oberfläche des optischen Elements angrenzenden Bereich erfolgen kann, in der Regel nicht unmittelbar mittels selektiver Aufbringung der Kontamination möglich ist, da keine exakte Kontrolle der Ablagerung von Kontaminationspartikeln möglich ist bzw. sich die Kontaminationspartikel zunächst im Wesentlichen homogen auf der betreffenden Oberfläche ablagern.
Zum anderen führt die erfindungsgemäße Vorgehensweise insoweit zu einer hohen Flexibilität hinsichtlich der Einstellung unterschiedlicher Transmissionsverteilungen, als die Schritte des Erzeugens und des anschließenden partiellen Beseitigens der Kontaminationsschicht wiederholt – und lediglich unter Variation des jeweils bestrahlten Bereichs der Kontaminationsschichtdurchführbar sind, so dass nach erneutem „Kontaminieren” durch entsprechende Bestrahlung andere Transmissionsverläufe eingestellt werden können.
Dem erfindungsgemäßen Ansatz liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für die bei dem Verfahren der Erfindung erfolgende partielle Beseitigung der Kontaminationsschicht typischerweise erforderliche Intensitäten des hierfür verwendeten UV-Lichtes in der Regel die während des eigentlichen Lithographieprozesses auftretenden Intensitäten wesentlich übersteigen. Infolgedessen werden die gezielt eingestellten, verbleibenden Bereiche der Kontaminationsschicht nicht bereits während des eigentlichen Lithographieprozesses selbst (d. h. des „normalen” Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage) signifikant abgebaut, sondern es ist vielmehr ein stabiler Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mit dem jeweils eingestellten Transmissionsverlauf (also stabil eingestellter Kontaminationsschicht) möglich.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erzeugen einer Kontaminationsschicht durch Einleiten einer anorganischen oder organischen chemischen Verbindung, insbesondere einer Kohlenwasserstoffverbindung, in einen an die Oberfläche des optischen Elements angrenzenden Bereich.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Projektionsbelichtungsanlage eine Lichtquelle und eine Beleuchtungseinrichtung auf, wobei durch die Lichtquelle erzeugtes UV-Licht in die Beleuchtungseinrichtung eintritt und wobei das Bestrahlen eines Teils der Kontaminationsschicht mit UV-Licht mittels Licht dieser Lichtquelle erfolgt. Die Erfindung ist somit mit geringem Aufwand realisierbar, da die ohnehin in der Projektionsbelichtungsanlage vorhandene Lichtquelle für die partielle Beseitigung der Kontaminationsschicht genutzt werden kann. Dabei ist jeweils während der Einleitung der Kontaminationspartikel bzw. der Aufbringung der Kontaminationsschicht keine Maske in der Objektebene des Projektionsobjektivs vorgesehen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Projektionsbelichtungsanlage eine erste Lichtquelle und eine Beleuchtungseinrichtung auf, wobei durch die Lichtquelle erzeugtes UV-Licht in die Beleuchtungseinrichtung eintritt und wobei das Bestrahlen eines Teils der Kontaminationsschicht mit UV-Licht mittels Licht einer zusätzlich zur ersten Lichtquelle vorgesehenen zweiten Lichtquelle erfolgt. Die Verwendung einer zusätzlich zur ersten Lichtquelle vorgesehenen zweiten Lichtquelle hat den Vorteil, dass gegebenenfalls andere Wellenlängenbereiche und/oder andere (insbesondere höhere) Intensitäten für das „Freibrennen” genutzt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Schritt des partiellen Beseitigens der Kontaminationsschicht den Schritt auf: Einstellen einer vorbestimmten Intensitätsverteilung des auf die erzeugte Kontaminationsschicht auftreffenden Lichtes, wobei diese Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der vorbestimmten Transmissionsverteilung eingestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt dieses Einstellen der vorbestimmten Intensitätsverteilung unter Verwendung einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl voneinander verstellbarer Spiegelelemente.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Einstellen der vorbestimmten Intensitätsverteilung unter Verwendung eines diffraktiven optischen Elementes (DOE), welches speziell für den erfindungsgemäßen Prozess des „Freibrennens” ausgelegt ist. Ein solches DOE kann insbesondere auch in einer Wechselvorrichtung mit weiteren für den Prozess des „Freibrennens” ausgelegten DOE's und/oder mit für den eigentlichen Lithographieprozess ausgelegten DOE's vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Schritte des Erzeugens und des anschließenden partiellen Beseitigens der Kontaminationsschicht wiederholt durchgeführt, wobei wenigstens zwei voneinander verschiedene Transmissionsverteilungen des optischen Elements eingestellt werden.
Dabei kann insbesondere das Einstellen der voneinander verschiedenen Transmissionsverteilungen durch Verwendung unterschiedlicher diffraktiver optischer Elemente erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Ermitteln einer Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene des optischen Systems, wobei das erfindungsgemäße partielle Beseitigen der Kontaminationsschicht derart erfolgt, dass sich die ermittelte Intensitätsverteilung einer Soll-Intensitätsverteilung annähert. Hierbei kann das Ermitteln der Intensitätsverteilung direkt auf Basis einer ortsaufgelösten Messung von aus dieser Pupillenebene ausgekoppeltem Licht erfolgen. Das Ermitteln der Intensitätsverteilung kann ferner auch indirekt auf Basis einer winkelaufgelösten Messung von aus einer Objektebene oder einer Bildebene der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ausgekoppeltem Licht erfolgen.
Die Erfindung betrifft ferner ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit:

– einem optischen Element;
– einer Quelle zur Erzeugung einer transmissionsbeeinflussenden Schicht auf wenigstens einer Oberfläche des optischen Elements; und
– einer Strahlungsquelle zum partiellen Beseitigen dieser Schicht durch Bestrahlen eines Teils der Schicht.

Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element in einer Pupillenebene des optischen Systems angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element außerhalb einer Pupillenebene des optischen Systems angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle eine UV-Lichtquelle.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Projektionsbelichtungsanlage eine erste Lichtquelle und eine Beleuchtungseinrichtung auf, wobei durch die Lichtquelle erzeugtes UV-Licht in die Beleuchtungseinrichtung eintritt und wobei die UV-Lichtquelle zum partiellen Beseitigen der Kontaminationsschicht durch Bestrahlen eines Teils der Kontaminationsschicht mit UV-Licht eine zusätzlich zur ersten Lichtquelle vorgesehene zweite Lichtquelle ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System ferner eine Wechselvorrichtung zum Auswechseln des optischen Elementes auf.
Zu weiteren bevorzugten Ausgestaltungen sowie Vorteilen des optischen Systems wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren verwiesen.
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche ein erfindungsgemäßes optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
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.
Es zeigen:
1a–c schematische Darstellungen zur Erläuterung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform;
2–3 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4a–d schematische Darstellungen zur Erläuterung beispielhafter, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellbarer Transmissionsverläufe bzw. Intensitätsverteilungen; und
5–8 schematische Darstellungen jeweils einer Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung realisiert ist.
Im Weiteren wird zunächst der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1a–c erläutert.
1a zeigt in vereinfachter Darstellung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer (lediglich durch eine einzige Linse 111 symbolisierten) Beleuchtungseinrichtung 110 und einem (lediglich durch zwei Linsen 121, 122 symbolisierten) Projektionsobjektiv 120, wobei die Beleuchtungseinrichtung 110 eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs 120 befindliche Maske (Retikel) 115 beleuchtet und wobei das Projektionsobjektiv 120 diese Objektebene auf eine Bildebene, in welcher sich während des Lithographieprozesses ein eine lichtempfindliche Schicht aufweisender Wafer 125 befindet, abbildet.
Gemäß 1a weist das dargestellte optische System ferner eine Kontaminationsquelle 130 auf, mittels derer Kontaminationspartikel in Form einer anorganischen oder organischen chemischen Verbindung, z. B. einer Kohlenwasserstoffverbindung (C_xH_v), über eine mit einem Ventil versehene Düse in einen an die Oberfläche eines optischen Elements des optischen Systems, im Ausführungsbeispiel die Lichteintrittsfläche der Linse 122, angrenzenden Bereich eingeleitet werden.
Geeignete, mittels UV-Strahlung „freibrennbare” Kohlenwasserstoffverbindungen sind (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) leichtflüchtige Verbindungen mit Siedepunkt unter 150°C, beispielsweise Aceton (C₃H₆O), 2-Methylpentan (C₆H₁₄), Acetylsäure (C₂H₄O₂), Methylethylketon (2-Butanon, C₄H₈O, m-/p-Xylen (C₈H₁₀), Benzen (Benzol, C₆H₆), Toluen (Toluol, C₇H₈), Styren (Styrol, C₈H₈). Grundsätzlich ebenfalls denkbar, jedoch mit UV-Strahlung weniger gut „freibrennbar” sind schwerflüchtige Verbindungen wie z. B. Phenol (C₈H₆O) oder Benzylalkohol (C₇H₈O). Beim Prozess des „Freibrennens” werden die langen Kohlenwasserstoffketten zerlegt, und die kurzkettigen Reste dampfen ab. Durch Anwesenheit von Sauerstoff (O₂) kann der Freibrennprozess unterstützt werden. Vergleichsweise schlechter geeignet sind siliziumhaltige Verbindungen oder Verbindungen, welche Weichmacher enthalten, da dies zu irreversibler Salzbildung führen kann.
Typische Schichtdicken der Kontaminationsschicht können (ohne dass die Erfindung darauf beschränkt wäre) im Bereich von 10 nm bis 50 nm liegen.
Auf diese Weise wird, wie in 1a schematisch dargestellt, eine Kontaminationsschicht 140 auf der betreffenden Oberfläche der Linse 122 erzeugt. Typischerweise stellt der z. B. an die Lichteintrittsfläche der Linse 122 angrenzende Bereich im Wesentlichen ein abgeschlossenes Volumen dar, so dass die Kontaminationspartikel dort eingeführt werden können.
Da sich grundsätzlich an sämtlichen Oberflächen innerhalb des abgeschlossenen Volumens Kontaminationsschichten ausbilden können, wobei während des Freibrennens sämtliche Flächen im Strahlengang von der Kontamination befreit werden, ist u. U. auch die Austrittsfläche der vorangehenden Linse zu berücksichtigen. Falls die im Strahlengang der betreffenden Fläche (z. B. der Lichteintrittsfläche der Linse 122) jeweils vorangehende Linse hinreichend weit entfernt von der bevorzugten Linsenoberfläche und demzufolge nicht mehr in einer Pupillenebene angeordnet ist, kann es sinnvoll sein, mittels einer dünnen transparenten(Glas-)Platte das Volumen, innerhalb dessen die erfindungsgemäße Kontamination erfolgt, möglichst klein zu halten.
Im Ausführungsbeispiel von 1 handelt es sich bei dem mit der Kontaminationsschicht 140 versehenen optischen Element um eine Linse 122 des Projektionsobjektivs 120. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Vielmehr kann es sich in anderen Ausführungsformen, wie in 2 schematisch dargestellt, bei dem mit der Kontaminationsschicht 240 versehenen optischen Element auch um ein eigens zu diesem Zweck in das optische System eingebrachtes – und im Übrigen für den Abbildungsprozess nicht benötigtes (z. B. brechkraftloses bzw. als planparallele Platte ausgestaltetes) – optisches Element 223 handeln. Dabei sind in 2 zu 1a–c analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente mit entsprechenden, um 100 höheren Bezugsziffern bezeichnet.
Gemäß 1b erfolgt in einem weiteren Schritt, wie in 1b dargestellt, ein partielles Beseitigen der Kontaminationsschicht 140 durch Bestrahlen eines Teils der Kontaminationsschicht 140 mit UV-Licht 150. Dabei werden diejenigen Bereiche, für die in der letztlich gewünschten Transmissionsverteilung die Transmission maximal sein soll, mit entsprechender Beleuchtungsverteilung beleuchtet. Im Ausführungsbeispiel wird das hierfür verwendete UV-Licht 150 mittels der gleichen Lichtquelle erzeugt, welche auch das für den eigentlichen Lithographieprozess benötigte und in die Beleuchtungseinrichtung 110 eingekoppelte UV-Licht erzeugt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Vielmehr kann in anderen Ausführungsformen, wie in 3 schematisch dargestellt, das für das partielle Beseitigen der Kontaminationsschicht 340 verwendete UV-Licht 350 auch mittels einer zusätzlich vorgesehenen („externen”) Lichtquelle erzeugt werden. So können gegebenenfalls andere Wellenlängenbereiche und/oder andere (insbesondere höhere) Intensitäten für das „Freibrennen” genutzt werden. Typische, für das „Freibrennen” verwendbare Wellenlängen sind z. B. etwa 157 nm (von einem F₂-Laser als Lichtquelle), etwa 193 nm (von einem ArF-Excimer-Laser als Lichtquelle), etwa 248 nm von einem (KrF-Excimer-Laser als Lichtquelle) oder auch etwa 365 nm (von einer Quecksilber-Hochdrucklampe als Lichtquelle.
In 3 sind zu 1a–c analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente mit entsprechenden, um 200 höheren Bezugsziffern bezeichnet. In den in 1–3 dargestellten Beispielen, bei welchen sich das mit der Kontaminationsschicht 140, 240 bzw. 340 versehene optische Element innerhalb des Projektionsobjektivs befindet, ist jeweils während der Einleitung der Kontaminationspartikel bzw. der Aufbringung der Kontaminationsschicht keine Maske in der Objektebene des Projektionsobjektivs vorgesehen. Infolgedessen ergibt sich in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs 120, 220 bzw. 320 die gleiche Intensitätsverteilung wie in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung 110, 210 bzw. 310.
Das Ergebnis der in 1b veranschaulichten Bestrahlung des optischen Elements 122 ist in 1c schematisch dargestellt. Demnach ist infolge der Bestrahlung mit dem UV-Licht 150 zwischen einem verbliebenen Anteil 140a der Kontaminationsschicht 140 ein von Kontaminationspartikeln freier Bereich 140b entstanden. Da nun die für die partielle Beseitigung der Kontaminationsschicht gemäß 1b typischerweise erforderlichen Intensitäten des UV-Lichtes 150 die während des eigentlichen Lithographieprozesses auftretenden Intensitäten wesentlich übersteigen, bleibt während des anschließenden Lithographieprozesses der verbliebene Anteil 140a der Kontaminationsschicht 140 im Wesentlichen stabil erhalten. Es wurde somit für den Lithographieprozess ein definierter, von der bei der Bestrahlung mit UV-Licht 150 gemäß 1b verwendeten Intensitätsverteilung abhängiger Transmissionsverlauf am Ort des optischen Elementes 122 eingestellt.
Die Einstellung der bei der Bestrahlung mit UV-Licht 150 gemäß 1b verwendeten Intensitätsverteilung – und damit auch des letztlich resultierenden Transmissionsverlaufes am Ort des optischen Elementes 122 – kann beispielsweise durch Platzierung eines geeigneten bzw. auf diese Intensitätsverteilung abgestimmten diffraktiven optischen Elementes (DOE) in der Beleuchtungseinrichtung erfolgen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die flexible Einstellung der bei der Bestrahlung mit UV-Licht 150 gemäß 1b verwendeten Intensitätsverteilung auch unter Verwendung einer Spiegelanordnung mit einer Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegelelemente erfolgen.
Beispielhafte Verläufe von mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens einstellbaren Transmissionsverläufen sind in 4a–d dargestellt. Hierbei kann es sich gemäß 4a um ein rotationssymmetrisches Profil mit einer Obskuration (Transmission = 0) innerhalb eines vorgegebenen Radius, gemäß 4b um ein rotationssymmetrisches Profil mit einer außerhalb eines vorgegebenen Radius (z. B. um wenige, im Beispiel fünf, Prozent) abgeschwächten Transmission, um ein rotationssymmetrisches Profil mit graduellem radialem Verlauf, gemäß 4c um eine Freiform-Transmissionsverteilung (z. B. mit Bereichen mit Transmission T = 1 sowie weiteren Bereichen mit Transmissionswerten t₁, t₂ bzw. t₃) oder gemäß 4d um einen parametrisierten, z. B. durch ein Zernike-Polynom beschriebenen Transmissionsverlauf handeln.
Im Weiteren werden unter Bezugnahme auf 5–8 jeweils konkrete Ausführungsbeispiele einer Projektionsbelichtungsanlage erläutert, in welcher die Erfindung jeweils in der Beleuchtungseinrichtung realisiert ist.
Die in 5 schematisch dargestellte Projektionsbelichtungsanlage weist eine Lichtquelle 501, eine Beleuchtungseinrichtung 510 und ein Projektionsobjektiv 520 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 510 weist nachfolgend der Lichtquelle 501 in Lichtausbreitungsrichtung aufeinanderfolgend eine Strahlformungseinheit 502, einen Umlenkspiegel 503, ein diffraktives optisches Element (DOE) 504, ein Zoomobjektiv 505, einen optischen Integrator bzw. ein Lichtmischsystem 506 in Form einer Fliegenaugenlinse, eine Sammellinse 507 und ein Maskierungs- bzw. Blendensystem 516 auf, welches mittels eines REMA-Objektivs 512 auf eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs 520 befindliche Maske (Retikel) 515 abgebildet wird. Auf der Maske 515 befindliche Strukturen werden im Lithographieprozess in die Bildebene des Projektionsobjektivs 520 abgebildet, in welcher ein eine lichtempfindliche Schicht aufweisender Wafer 525 angeordnet ist. Das Projektionsobjektiv 520 ist in 5 der Einfachheit halber lediglich durch zwei Linsen 521, 522 symbolisiert.
Eine Realisierung der Erfindung in der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 5 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass ein optisches Element 512, wie in 5 schraffiert angedeutet, innerhalb der Pupillenebene des REMA-Objektivs 511 platziert wird, wobei dieses Element 512 dann entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst mit einer Kontaminationsschicht beaufschlagt und dann mittels UV-Bestrahlung zur Einstellung einer gewünschten Transmissionsverteilung wieder teilweise von dieser Kontaminationsschicht befreit wird. Des Weiteren können auch, wie in 6 angedeutet, die Lichtaustrittsfläche 616b einer Linse 616 und die Lichteintrittsfläche 617a der benachbarten Linse 617 mit der Kontaminationsschicht beaufschlagt und dann mittels UV-Bestrahlung zur Einstellung einer gewünschten Transmissionsverteilung wieder teilweise von dieser Kontaminationsschicht befreit werden, wobei ausgenutzt wird, dass die im Strahlengang aufeinanderfolgenden Linsen 616, 617 bereits einen im Wesentlichen geschlossenen Zwischenraum einschließen, in welchen die Kontaminationspartikel eingeleitet werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können auch zwei optische Elemente 508, 509, wie ebenfalls in 5 schraffiert angedeutet, in Positionen außerhalb einer Pupillenebene angeordnet und in analoger Weise zunächst mit einer Kontaminationsschicht beaufschlagt und dann mittels UV-Bestrahlung zur Einstellung einer gewünschten Transmissionsverteilung wieder teilweise von dieser Kontaminationsschicht befreit werden. Dadurch, dass die optischen Elemente 508, 509 in Positionen außerhalb einer Pupillenebene angeordnet sind, lassen sich feldabhängige Effekte der Intensitätsverteilung einstellen bzw. kompensieren. Im Falle der Verwendung der optischen Elemente 508, 509 werden vorzugsweise auf den betreffenden Oberflächen der Elemente 508, 509 unterschiedliche Transmissionsverläufe eingestellt. Dies kann im konkreten Ausführungsbeispiel auch unter Nutzung der (systemeigenen) Lichtquelle 501 erfolgen, indem nämlich nach Erzeugung einer Kontaminationsschicht auf beiden Elementen 508, 509 in einer zweistufigen UV-Bestrahlung zunächst bei offenem Blendensystem 516 beide Elemente 508, 509 einer UV-Bestrahlung zur Einstellung der für das zweite Element 509 gewünschten Transmissionsverteilung unterzogen werden, dann das Blendensystem 507 geschlossen wird und sodann bei geschlossenem Blendensystem nur das erste Element 508 einer UV-Bestrahlung zur Einstellung der für dieses erste Element 508 gewünschten Transmissionsverteilung unterzogen wird.
Eine in 7 schematisch dargestellte Projektionsbelichtungsanlage weist eine Lichtquelle 701, eine Beleuchtungseinrichtung 710 und ein Projektionsobjektiv 720 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 710 weist nachfolgend der Lichtquelle 701 in Lichtausbreitungsrichtung aufeinanderfolgend eine Strahlformungseinheit 702, einen Umlenkspiegel 703, ein diffraktives optisches Element (DOE) 704 und eine afokale Optik 705 auf, deren vorderer Brennpunkt auf dem DOE 704 und deren hinterer Brennpunkt in der gestrichelt eingezeichneten Ebene liegt. In der Pupillenebene innerhalb der afokalen Optik 705 oder in Nähe dieser Pupillenebene befindet sich ein Kompensationsfilter 706.
Entlang der Lichtausbreitungsrichtung nachfolgend zur afokalen Optik 705 folgen ein Zoomobjektiv 705, ein optischer Integrator bzw. ein Lichtmischsystem 708 in Form einer Fliegenaugenlinse, eine Sammellinse 709 und ein Maskierungs- bzw. Blendensystem 711, welches mittels eines REMA-Objektivs 712 (mit zwei Linsen 712a und 712b sowie einem Umlenkspiegel 713) auf eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs 720 befindliche Maske (Retikel) 715 abgebildet wird. Auf der Maske 715 befindliche Strukturen werden im Lithographieprozess in die Bildebene des Projektionsobjektivs 720 abgebildet, in welcher ein eine lichtempfindliche Schicht aufweisender Wafer 725 angeordnet ist.
Eine Realisierung der Erfindung in der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 7 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass ein optisches Element 716, wie in 7 schraffiert angedeutet, in unmittelbarer Nähe des optischen Integrators bzw. Lichtmischsystems 708 (welcher sich in einer Pupillenebene befindet) platziert wird, wobei dieses Element 716 dann entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst mit einer Kontaminationsschicht beaufschlagt und dann mittels UV-Bestrahlung zur Einstellung einer gewünschten Transmissionsverteilung wieder teilweise von dieser Kontaminationsschicht befreit wird.
Auch in dem in 7 gezeigten System kann abhängig vom Abstand des optischen Elementes 716 zum Lichtmischsystem 708 die Einstellung der Transmissionsverteilung – wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben – mit oder ohne feldabhängige Effekte erfolgen.
8 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel, wobei im Vergleich zu dem Aufbau von 7 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100” erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
Gemäß 8 ist ein optisches Element 816, welches entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst mit einer Kontaminationsschicht beaufschlagt und dann mittels UV-Bestrahlung zur Einstellung einer gewünschten Transmissionsverteilung wieder teilweise von dieser Kontaminationsschicht befreit wird, wie schraffiert angedeutet innerhalb der Pupillenebene des REMA-Objektivs platziert. Gemäß 8 erfolgt ferner eine Messung der jeweils in der Beleuchtungseinrichtung erzeugten Intensitätsverteilung, wozu gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Strahlteiler 818 zur Auskopplung von Beleuchtungslicht und eine Detektoreinheit 830 zur Intensitätsmessung vorgesehen sind. Anhand des Messergebnisses der Detektoreinheit 830 kann wiederum die ursprünglich gewünschte bzw. vorbestimmte, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch „Freibrennen” einzustellende Transmissionsverteilung des optisches Elementes 816 abgeglichen und erforderlichenfalls korrigiert werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von 5–8 hat das erfindungsgemäße Konzept des „Freibrennens” wie bei den zuvor unter Bezugnahme auf 1–4 beschriebenen Ausführungsformen insbesondere den Vorteil, dass insoweit eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Einstellung unterschiedlicher Transmissionsverteilungen erzielt werden kann, als die Schritte des Erzeugens und des anschließenden partiellen Beseitigens der Kontaminationsschicht wiederholt – und lediglich unter Variation des jeweils bestrahlten Bereichs der Kontaminationsschichtdurchführbar sind, so dass nach erneutem „Kontaminieren” durch entsprechende Bestrahlung andere Transmissionsverläufe eingestellt werden können.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/026843 A2 [0005]

Claims

Verfahren zur Einstellung der Intensitätsverteilung in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Erzeugen einer transmissionsbeeinflussenden Schicht (140, 240, 340) auf wenigstens einer Oberfläche eines in dem optischen System angeordneten optischen Elements (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816); und b) Partielles Beseitigen dieser Schicht (140, 240, 340) durch Bestrahlen eines Teils der Schicht derart, dass das optische Element (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816) infolge des verbleibenden Anteils (140a, 240a, 340a) der Schicht eine vorbestimmte Transmissionsverteilung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen einer transmissionsbeeinflussenden Schicht (140, 240, 340) im Schritt a) durch Einleiten einer anorganischen oder organischen chemischen Verbindung, insbesondere einer Kohlenwasserstoffverbindung, in einen an die Oberfläche des optischen Elements (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816) angrenzenden Bereich erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das partielle Beseitigen dieser Schicht (140, 240, 340) durch Bestrahlen mit UV-Licht (150, 350) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage eine Lichtquelle und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, wobei durch die Lichtquelle erzeugtes UV-Licht in die Beleuchtungseinrichtung eintritt und wobei das Bestrahlen eines Teils der Schicht (140, 240) mit UV-Licht im Schritt b) mittels Licht (150) dieser Lichtquelle erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage eine erste Lichtquelle und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, wobei durch die Lichtquelle erzeugtes UV-Licht in die Beleuchtungseinrichtung eintritt und wobei das Bestrahlen eines Teils der Schicht (340) mit UV-Licht im Schritt b) mittels Licht (350) einer zusätzlich zur ersten Lichtquelle vorgesehenen zweiten Lichtquelle erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des partiellen Beseitigens dieser Schicht den Schritt aufweist: – Einstellen einer vorbestimmten Intensitätsverteilung des auf die im Schritt a) erzeugte Schicht (140, 240, 340) auftreffenden Lichtes (150, 350), wobei diese Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der vorbestimmten Transmissionsverteilung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen dieser vorbestimmten Intensitätsverteilung unter Verwendung einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl voneinander verstellbarer Spiegelelemente erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen dieser vorbestimmten Intensitätsverteilung unter Verwendung eines diffraktiven optischen Elementes (DOE) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) wiederholt durchgeführt werden, wobei wenigstens zwei voneinander verschiedene Transmissionsverteilungen des optischen Elements (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816) eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der voneinander verschiedenen Transmissionsverteilungen durch Verwendung unterschiedlicher diffraktiver optischer Elemente erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Beleuchtungseinrichtung der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein Projektionsobjektiv der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferner den Schritt aufweist: – Ermitteln einer Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene des optischen Systems; – wobei das partielle Beseitigen der Schicht im Schritt b) derart erfolgt, dass sich die ermittelte Intensitätsverteilung einer Soll-Intensitätsverteilung annähert.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Intensitätsverteilung direkt auf Basis einer ortsaufgelösten Messung von aus dieser Pupillenebene ausgekoppeltem Licht erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Intensitätsverteilung indirekt auf Basis einer winkelaufgelösten Messung von aus einer Objektebene oder einer Bildebene der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ausgekoppeltem Licht erfolgt.
Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • einem optischen Element (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816); • einer Quelle (130, 230, 330) zur Erzeugung einer transmissionsbeeinflussenden Schicht (140, 240, 340) auf wenigstens einer Oberfläche des optischen Elements (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816); und • einer Strahlungsquelle zum partiellen Beseitigen dieser Schicht durch Bestrahlen eines Teils der Schicht.
Optisches System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle eine UV-Lichtquelle ist.
Optisches System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element in einer Pupillenebene des optischen Systems angeordnet ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage eine erste Lichtquelle und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, wobei durch die Lichtquelle erzeugtes UV-Licht in die Beleuchtungseinrichtung eintritt und wobei die Strahlungsquelle zum partiellen Beseitigen der Schicht durch Bestrahlen eines Teils der Schicht eine zusätzlich zur ersten Lichtquelle vorgesehene zweite Lichtquelle ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferner eine Wechselvorrichtung zum Auswechseln des optischen Elementes (122, 223, 322, 508, 509, 512, 716, 816) aufweist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Beleuchtungseinrichtung der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein Projektionsobjektiv der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 22 aufweist.