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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lithographieverfahren zur Herstellung mikro- oder nanostrukturierter Bauteile, bei welchem ein Retikel, das abzubildende Strukturen umfasst, mit elektromagnetischer Strahlung vorzugsweise im Bereich des extrem ultravioletten (EUV) Lichts beleuchtet wird und mittels eines Projektionsobjektivs auf einen zu belichtenden Wafer abgebildet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Retikels, das insbesondere bei dem Lithographieverfahren eingesetzt werden kann, und eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
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STAND DER TECHNIK
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Lithographieverfahren und -anlagen zur Herstellung mikro- oder nanostrukturierter Bauteile im Bereich der Mikroelektronik oder Mikrostrukturtechnik sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei derartigen Verfahren bzw. Anlagen wird ein Retikel, welches die zu erzeugenden Strukturen aufweist, in einer verkleinerten Form auf einem Wafer abgebildet, sodass mit entsprechenden fotoempfindlichen Schichten und geeigneten Bearbeitungsverfahren, wie Ätzverfahren und dergleichen, die Mikro- oder Nanostrukturen in den entsprechenden Bauteilen erzeugt werden können. Zur Abbildung des Retikels auf dem Wafer werden Projektionsobjektive eingesetzt, die die verkleinerte Abbildung des Retikels bzw. der abzubildenden Strukturen des Retikels ermöglichen.
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Um immer kleiner dimensionierte Strukturen mit ausreichender Auflösung abbilden zu können, sind bereits Lithographieverfahren und -anlagen vorgeschlagen worden, die mit sehr kleinen Wellenlängen, beispielsweise im Bereich des extrem ultravioletten Wellenlängenspektrums des Lichts arbeiten, beispielsweise mit Wellenlängen von 13,5 nm. Bei derartigen Wellenlängen werden als optische Elemente in den Projektionsobjektiven reflektierende Elemente in Form von Spiegeln eingesetzt.
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Wie bei allen optischen System kommt es auch bei derartigen Projektionsobjektiven durch die physikalischen Gegebenheiten zu Abbildungsfehlern, die durch entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise zusätzliche korrigierende optische Elemente und dergleichen, wieder korrigiert werden müssen. Beispielsweise treten in EUV-Projektionssystemen sogenannte Verzeichnungen auf, die auch optische Verzerrungen genannt werden und einen geometrischen Abbildungsfehler darstellen, welcher auf eine Änderung des Abbildungsmaßstabs innerhalb der Abbildung zurückzuführen ist. Ein derartiger Abbildungsfehler kann durch zusätzliche Spiegel korrigiert werden. Dies führt jedoch zu aufwändigeren Projektionsobjektiven mit zusätzlichen Bauteilen sowie einer Vergrößerung des Objektivs, da zusätzlicher Bauraum für die zusätzlichen Bauteile benötigt wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Lithographieverfahren sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitzustellen, die die Probleme des Standes der Technik lösen, nämlich Abbildungsfehler der Projektionsbelichtungsanlage und insbesondere des Projektionsobjektivs weitgehend zu kompensieren und dabei den Aufwand für die Projektionsbelichtungsanlage und das Projektionsobjektiv niedrig zu halten. Insbesondere soll ein kompaktes und einfaches Design der Projektionsbelichtungsanlage bzw. eines entsprechenden Projektionsobjektiv ermöglicht werden und das Lithographieverfahren soll einfach durchführbar und die Projektionsbelichtungsanlage und das Projektionsobjektiv einfach aufgebaut sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Projektionsobjektiv mit dem Merkmal des Anspruchs 1, ein Lithographieverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2, ein Verfahren zur Herstellung eines Retikels mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die Korrektur von Abbildungsfehlern eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage nicht nur im Projektionsobjektiv erfolgen kann, sondern dass eine entsprechende Korrektur auch durch die Verwendung eines geeigneten Retikels vorgenommen werden kann. Folglich schlägt die vorliegende Erfindung vor, bewusst einen oder mehrere vorbestimmte Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage zuzulassen, also nicht zu korrigieren, um dadurch den Aufbau des Projektionsobjektivs zu vereinfachen. Stattdessen soll die Korrektur im Retikel vorgenommen werden, wobei vorgesehen werden soll, dass das Retikel andersartige Strukturen aufweist als die abgebildeten Strukturen auf dem Wafer, wobei die abgebildeten Strukturen auf dem Wafer letztendlich den eigentlich gewünschten Strukturen entsprechen sollen.
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Folglich wird ein Projektionsobjektiv vorgeschlagen, welches einen Verzeichnungsfehler aufweist, da der Verzeichnungsfehler mit einem entsprechend modifizierten Retikel kompensiert werden kann. Der Verzeichnungsfehler ist durch eine Verzeichnung in einer ersten Richtung eines Bildfelds des Projektionsobjektivs gekennzeichnet, die wenigstens bereichsweise einen Grenzwert von 20% der maximal erreichbaren Auflösung des Projektionsobjektivs überschreitet und entlang einer zweiten Richtung, die quer zur ersten Richtung und insbesondere senkrecht zur ersten Richtung verläuft, um maximal ein Höchstwert von ±10% der maximal erreichbaren Auflösung des Projektionsobjektivs variiert.
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Das Projektionsobjektiv kann ferner in der ersten Richtung eine Verzeichnung aufweisen, die wenigstens bereichsweise einen Grenzwert von 50%, vorzugsweise 100% und insbesondere 200% der maximal erreichbaren Auflösung des Projektionsobjektivs überschreiten kann. Die Verzeichnung des Projektionsobjektivs kann in der zweiten Richtung um maximal einen Höchstwert von plus minus 5%, vorzugsweise plus minus 1% der maximal erreichbaren Auflösung des Projektionsobjektivs variieren.
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Da das Retikel mit einem Abbildungsmaßstab auf den Wafer abgebildet wird, unterscheiden sich die abzubildenden Strukturen von den abgebildeten Strukturen bereits in ihrer Größe. Erfindungsgemäß kommt nunmehr hinzu, dass sie sich auch in ihrer Form unterscheiden, was bedeutet, dass sich die Strukturen zumindest in ihren Proportionen zueinander unterscheiden. Beispielsweise könnte eine quadratische Struktur, die erzeugt werden soll, im Retikel als rechteckige Struktur ausgebildet sein. Bei der Abbildung von zwei parallelen Linien könnte der Abstand der Linien zueinander bezogen auf die Länge der Linien im Retikel anders gewählt werden als sie auf dem Wafer abgebildet werden. Der Begriff der Form bezieht sich somit nicht nur auf die äußere Gestalt, sondern auch auf die Relation von abzubildenden Punkten der Strukturen (die wiederum zusammen bestimmte Gestaltungen darstellen können) zueinander. Insofern bezieht sich die abweichende Form der abzubildenden Strukturen im Retikel von der Form der abgebildeten Strukturen auch auf unterschiedliche Größenverhältnisse, die nicht durch den Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs bedingt sind.
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Während in einer einfachsten Ausgestaltung der Erfindung die modifizierte Form der abzubildenden Strukturen des Retikels abgeschätzt werden kann und beispielsweise nach dem Trial und Error Prinzip eine bestmögliche Lösung gesucht werden kann, kann ausgehend von der gewünschten Form der abzubildenden Strukturen, die unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabs den gewünschten abgebildeten Strukturen auf dem Wafer entsprechen, eine modifizierte Form der abzubildenden Strukturen auch gezielt hergestellt werden. Hierzu wird mindestens ein Abbildungsfehler des für die Abbildung des Retikels verwendeten Projektionsobjektivs ermittelt, wobei mindestens eine Verzeichnung mit einer Abweichung von wenigstens 5%, vorzugsweise 10%, insbesondere 20% der maximal erzielbaren Auflösung des Projektionsobjektivs vorliegt. Insbesondere kann eine Verzeichnung gemäß dem oben beschriebenen Projektionsobjektiv vorliegen. Der oder die Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs bzw. Abweichungen der realen Abbildung von der idealen Abbildung können durch Messung und/oder Berechnung, beispielsweise unter Verwendung der Zernike-Polynome ermittelt werden. Aus dem oder den zu erwartenden Abbildungsfehlern des Projektionsobjektivs kann dann eine gezielte Veränderung, d. h. Modifikation, des Retikels vorgenommen werden, um die oder den Abbildungsfehler zu eliminieren oder zumindest zu minimieren.
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Zur Vereinfachung des Verfahrens kann nur ein einziger vorbestimmter Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs zugelassen werden, während andere Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs durch entsprechende Maßnahmen am Projektionsobjektiv möglichst weitgehend korrigiert werden. Bereits diese Beschränkung auf die Zulassung eines einzigen vorbestimmten Abbildungsfehlers am Projektionsobjektiv kann zu einer erheblichen Vereinfachung des Aufbaus des Projektionsobjektivs führen, während gleichzeitig die Modifikation der gewünschten Form der abzubildenden Strukturen am Retikel ebenfalls vereinfacht wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann diese bei einem Lithographieverfahren bzw. einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie eingesetzt werden, bei welchen das Retikel bei der Beleuchtung mit elektromagnetischer Strahlung mit einem Beleuchtungsfeld durch Relativbewegung von Retikel- und Beleuchtungsfeld in einer Scan-Richtung abgescannt wird. Dies erfolgt üblicherweise durch eine Bewegung des Retikels, so dass das Beleuchtungsfeld das Retikel in einer linearen Bewegung in Scan-Richtung überstreicht. Bei einem derartigen Lithographieverfahren bzw. einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bietet sich die Korrektur eines Abbildungsfehlers in Form einer Verzeichnung quer zur Scan-Richtung an, da das Beleuchtungsfeld meist quer zur Scanrichtung seine größte Ausdehnung aufweist und deshalb in dieser Richtung größere Verzeichnungsfehler zu erwarten sind, während in Scan-Richtung die Verzeichnung geringfügiger ist und deshalb leichter durch das Projektionsobjektiv zu korrigieren ist. Darüber hinaus ist die Verzeichnung quer zur Scan-Richtung in Scan-Richtung weitgehend konstant, sodass eine Korrektur durch das Retikel vorteilhaft ist. Somit entspricht die Richtung quer zur Scan-Richtung der ersten Richtung des oben beschriebenen Projektionsobjektivs und die zweite Richtung der Scan-Richtung.
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Entsprechend wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Retikels für die Mikrolithographie vorgeschlagen, bei dem die abzubildenden Strukturen, die auf dem Retikel aufgebracht oder ausgebildet werden, von der gewünschten Form der abgebildeten Strukturen abweichen, sodass mindestens ein Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs in Form einer Verzeichnung kompensiert bzw. korrigiert wird.
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Entsprechend kann auch für das Verfahren zur Herstellung eines Retikels mindestens ein Abbildungsfehler für ein Projektionsobjektiv bereitgestellt werden, gemäß dem die Modifikation der Form der abzubildenden Struktur des Retikels vorgenommen werden kann.
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Bei einer Verzeichnung, die entlang einer Richtung korrigiert werden soll, z. B. eine Verzeichnung quer zur Scan-Richtung einer scannenden Projektionsbelichtungsanlage, kann die Modifikation der gewünschten Form des Retikels durch linearen Versatz zumindest eines Teils der Strukturen entlang einer entsprechenden Richtung des Retikels erfolgen (entlang einer Richtung bedeutet hierbei, dass der Versatz sowohl mit positiven Vorzeichen, als auch mit negativen Vorzeichen erfolgen kann, also in die bestimme Richtung und genau in die entgegengesetzte Richtung). Die Modifikation der Form der gewünschten Struktur des Retikels durch linearen Versatz von zumindest Teilen der gewünschten Struktur des Retikels kann entlang oder parallel zu einer einzigen Richtung, also beispielsweise quer zur Scan-Richtung für den Einsatz bei scannenden Lithographieverfahren bzw -anlagen vorgesehen werden, so dass sich eine Vereinfachung der Modifikation des Retikels ergibt.
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Der lineare Versatz der Strukturen kann über das Retikel unterschiedlich sein und sich beispielsweise in der Größe des Versatzes und/oder Vorzeichen der Richtung des Versatzes unterscheiden.
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Entsprechend weist eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie ein Projektionsobjektiv auf, welches mindestens einen vorbestimmten Abbildungsfehler aufweist, der durch ein Retikel kompensierbar ist.
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Der vorbestimmte Abbildungsfehler ist von nicht weiter zu korrigierenden Abbildungsfehlern zu unterscheiden, die innerhalb einer vorgegebenen Spezifikation tolerierbar sind. Stattdessen betrifft der vorbestimmte Abbildungsfehler einen Abbildungsfehler, der mit zusätzlichem Aufwand korrigierbar wäre. Entsprechend kann der vorbestimmte Abbildungsfehler für das Projektionsobjektiv genau definiert und dokumentiert sein, sodass der definierte und dokumentierte Abbildungsfehler quasi als Eigenschaft zu dem Projektionsobjektiv gehört. Folglich kann mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage lediglich ein modifiziertes Retikel verwendet werden, welches gemäß dem vorbestimmten Abbildungsfehler modifiziert ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
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1 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage, bei der die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann;
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2 eine Darstellung eines Verzeichungsfeldes;
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3 eine Darstellung eines unkorrigiert abgebildeten Gitters im Vergleich zum Originalgitter;
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4 eine Darstellung der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung; und in
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5 eine detaillierte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Projektionsobjektivs, wie es auch in der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 eingesetzt werden kann und welches ebenfalls die vorliegende Erfindung verwirklichen kann.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
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In 1 ist in einer Prinzipansicht eine EUV-Lithographievorrichtung 100 für die Herstellung von beispielsweise mikroelektronischen Bauteilen gezeigt, die in einem Scanmodus entlang einer Scanrichtung 126 mit einer Arbeitswellenlänge im EUV-Bereich betrieben wird. Die in 1 gezeigte EUV-Lithographievorrichtung 100 weist eine punktförmige Plasmastrahlungsquelle auf. Die Strahlung der Laserquelle 102 wird über eine Kondensorlinse 104 auf geeignetes Material gerichtet, das über die Zufuhr 108 eingeleitet wird und zu einem Plasma 106 angeregt wird. Die vom Plasma 106 emittierte Strahlung wird vom Kollektorspiegel 110 auf den Zwischenfokus Z abgebildet. Durch entsprechende Blenden 111 am Zwischenfokus Z wird gewährleistet, dass keine unerwünschte Streustrahlung oder Quellmaterial auf die nachfolgenden Spiegeln 112, 114, 116, 118, 120 des Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage 100 trifft. Der Planspiegel 122 dient zur Faltung des Systems, um Bauräume für mechanische und elektronische Komponenten in der Objektebene, in der die Halterung für das Retikel 124 angeordnet ist, zur Verfügung zu stellen. Im Beleuchtungssystem folgen im vorliegenden Beispiel auf den Spiegel 112 ein Feldfacettenspiegel 114 und ein Pupillenfacettenspiegel 116. Der Feldfacettenspiegel 114 dient dazu, eine Vielzahl von Abbildern der Strahlungsquelle der EUV-Lithographievorrichtung in eine Pupillenebene zu projizieren, in der ein zweiter Facettenspiegel angeordnet ist, der als Pupillenfacettenspiegel 116 dient und die Abbilder der Facetten des Feldfacettenspiegels 114 in der Objektebene überlagert, um eine möglichst homogene Ausleuchtung zu ermöglichen. Die anschließend an die Facettenspiegel 114, 116 angeordneten Spiegel 118 und 120 dienen im Wesentlichen dazu, das Feld in der Objektebene zu formen.
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In der Objektebene ist ein strukturiertes Retikel 124 angeordnet, dessen Struktur mittels eines Projektionsobjektivs 128 mit im vorliegenden Beispiel sechs Spiegeln auf das zu belichtende Objekt 130, etwa einen Wafer abgebildet wird. Das Retikel 124 ist in der hier als Scanning-System ausgelegten EUV-Lithographievorrichtung 100 in der eingezeichneten Richtung 126 verfahrbar und wird sukzessive abschnittsweise ausgeleuchtet, um die jeweiligen Strukturen des Retikels 124 mit dem Projektionsobjektiv auf einen Wafer 130 zu projizieren.
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Die 2 und 3 zeigen in einer schematischen Darstellung die Verzeichnungsfehler, wie sie beispielsweise mit der vorliegenden Erfindung kompensiert bzw. korrigiert werden können. In 2 ist ein Feld 20 dargestellt, entsprechend dem das Retikel beleuchtet und auf den Wafer abgebildet wird und zwar indem das Beleuchtungsfeld in Scan-Richtung 22 über das Retikel verfahren wird bzw. umgekehrt das Retikel unter dem entsprechenden Beleuchtungsfeld hindurch fährt. Das Feld 20 entspricht auch dem auf dem Wafer abgebildeten Feld und die Vektoren 21 zeigen mit ihrer Länge und Richtung die Größe (Betrag) sowie die Richtung der Verzeichnung, also der optischen Verzerrung, an, die bei der Abbildung durch das Projektionsobjektiv erzeugt wird.
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Die in dem Feld 20 dargestellte Verzeichnung, die für jedes Projektionsobjektiv entsprechend ermittelt werden kann, stellt den vorbestimmten Abbildungsfehler dar und wird in einem mit dem Projektionsobjeltiv zu verwendenden Retikel dadurch kompensiert bzw. korrigiert, dass die Retikelstrukur der durch die Pfeile 21 angezeigten Verzeichnung entgegen wirkend modifiziert werden, sodass bei einer anschließenden Abbildung durch das Projektionsobjektiv die gewünschten Strukturen auf dem Wafer abgebildet werden.
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Die 3 zeigt ein Beispiel eines Gitters 30 mit rechteckigen Gitterwaben, welches unkorrigiert mit einer entsprechenden Verzeichnung als verzerrtes Gitter 31 abgebildet wird. Durch eine entsprechende Gestaltung des Retikels kann auch hier die Verzeichnung kompensiert bzw. korrigiert werden.
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Die 4 zeigt eine Darstellung der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung. Eine Maskenstruktur zur Verzeichnungskompensation weist Maskenstrukturen 40 auf, die unterschiedlich breite, längliche Streifen umfassen, die wiederum unterschiedlich beabstandet zueinander angeordnet sind, d. h., die Abstände zwischen den einzelnen länglichen Streifen sind nicht äquidistant. Eine derartige Maskenstruktur 40 wird bei Abbildung mittels eines Projektionsobjektivs 41, welches eine bekannte Verzeichnung aufweist, zu einer Bildstruktur 42, in der sowohl die Strukturen in Form der länglichen Streifen identisch sind als auch äquidistant beabstandet zueinander. Damit wird deutlich, dass durch die entsprechende Abänderung der Maskenstruktur 40 ein Verzeichnungsfehler des Projektionsobjektivs 41 korrigiert werden kann.
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Die 5 zeigt in einer detaillieren Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Projektionsobjektivs 10, welches anstelle des Projektionsobjektivs 128 in der Projektionsbelichtungsanlage 100 der 1 eingesetzt werden könnte. Das Projektionsobjektiv 10 weist wiederum sechs Spiegel 2 bis 7 auf, die die an dem Retikel 1 vorgesehenen Strukturen in verkleinernder Weise auf den Wafer 8 abbilden.
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Die Berechnungsdaten, mit denen die Verzeichnung des in 2 dargestellten Projektionsobjektivs berechnet worden sind, sind nachfolgend wiedergegeben.
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In der folgenden Tabelle sind die ersten 36 Finge-Zernike-Polynome gelistet.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abweichungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich sind.
