DE102013205567A1

DE102013205567A1 - Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem variablen Transmissionsfilter

Info

Publication number: DE102013205567A1
Application number: DE201310205567
Authority: DE
Inventors: Holger Walter
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-03-06

Abstract

Eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (10) umfasst eine Halterung (26) für eine Maske (14), eine Lichtquelle (LF), die zur Erzeugung von Projektionslicht (PL) eingerichtet ist, sowie ein Beleuchtungssystem (12), welches das von der Lichtquelle (LS) erzeugte Projektionslicht (PL) auf die Maske (14) richtet und dort ein Beleuchtungsfeld (16) ausleuchtet. Eine lichtempfindliche Schicht (22) wird von einer Halterung (32) getragen. Ein Projektionsobjektiv (20) bildet den im Beleuchtungsfeld (16) liegenden Teil der Maske (14) auf die lichtempfindliche Schicht (22) ab. Ein Transmissionsfilter (40) umfasst ein refraktives optisches Element (42), das derart in einem Strahlengang der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist, dass es während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage von Projektionslicht (PL) durchtreten wird. Ferner umfasst das Transmissionsfilter (40) ein Bestrahlungssystem (44), das dazu eingerichtet ist, variabel veränderbare Bereiche (60) des refraktiven optischen Elements (40) mit Induktionsstrahlung zu bestrahlen, wodurch sich der Absorptionskoeffizient des refraktiven optischen Elements (40) für das Projektionslicht (PL) lokal infolge des Effekts der induzierten Absorption verändert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem variablen Transmissionsfilter, insbesondere einem variablen Apodisierungsfilter.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Integrierte elektrische Schaltkreise und andere mikrostrukturierte Bauelemente werden üblicherweise hergestellt, indem auf ein geeignetes Substrat, bei dem es sich meist um einen Silizium-Wafer handelt, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht werden. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Photolack (resist) bedeckt, der für Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches, z. B. Licht im tiefen ultravioletten (DUV, deep ultraviolet), vakuumultravioletten (VUV, vacuum ultraviolet) oder extremen ultravioletten (EUV, extreme ultraviolet) Spektralbereich, empfindlich ist. Anschließend wird der so beschichtete Wafer in einer Projektionsbelichtungsanlage belichtet. Dabei wird ein Muster aus beugenden Strukturen, das auf einer Maske angeordnet ist, auf den Photolack mit Hilfe eines Projektionsobjektivs abgebildet. Da der Betrag des Abbildungsmaßstabs dabei im Allgemeinen kleiner als 1 ist, werden derartige Projektionsobjektive gelegentlich auch als Reduktionsobjektive bezeichnet.
Nach dem Entwickeln des Photolacks wird der Wafer einem Ätzprozess unterzogen, wodurch die Schicht entsprechend dem Muster auf der Maske strukturiert wird. Der noch verbliebene Photolack wird dann von den verbleibenden Teilen der Schicht entfernt. Dieser Prozess wird so oft wiederholt, bis alle Schichten auf den Wafer aufgebracht sind.
In Projektionsbelichtungsanlagen besteht häufig der Bedarf, Intensitätsverteilungen in bestimmten Ebenen ortsabhängig beeinflussen zu können. Zu diesem Zweck wird in die betreffende Ebene ein Filter eingeführt, das, wenn es vom Projektionslicht durchtreten wird, als Transmissions- oder Graufilter bezeichnet wird. Daneben sind Filter bekannt, die in Reflexion wirken. Ein solches Reflexionsfilter kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die reflektierende Beschichtung von Spiegeln ortsabhängig verstimmt wird.
Eine besonders wichtige Anwendung von Filtern sind sog. Apodisierungsfilter. Hierunter versteht man Filter, die in einer Pupillenebene eines Objektivs angeordnet sind. Im Allgemeinen dienen Apodisierungsfilter dem Zweck, unerwünschte Beugungsordnungen zu unterdrücken. Zumindest im Zusammenhang mit der Mikrolithographie wird der Begriff jedoch häufig in einem allgemeineren Sinne verstanden. Er bezeichnet dann ein Filter, mit dem sich der Amplitudenterm der optischen Übertragungsfunktion verändern lässt.
Häufig besteht bei Transmissionsfiltern in mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlagen, und insbesondere bei Apodisierungsfiltern, ein Bedürfnis, die Filterwirkung schnell und ortsabhängig verändern zu können.
Aus der US 5,444,336 ist ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bekannt, bei dem unterschiedliche Apodisierungsfilter in eine Pupillenebene des Projektionsobjektivs eingeführt werden können. Die Zahl der damit realisierbaren unterschiedlichen Filterverteilungen ist hier jedoch logischerweise auf die Zahl der zur Verfügung stehenden Apodisierungsfilter begrenzt.
Die US 2006/0092396 beschreibt ein Projektionsobjektiv, bei dem ein Transmissionsfilter aus LCD-Zellen aufgebaut ist, die individuell angesteuert werden können.
Bei einem aus der US 2010/0134891 A1 bekannten Apodisierungsfilter wird die reflektierende Beschichtung eines gekrümmten Spiegels lokal verstimmt. Allerdings ist es schwierig, diese Verstimmung wieder rückgängig zu machen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, die ein Transmissionsfilter enthält, dessen Filterfunktion, d. h. die zweidimensionale Verteilung des Transmissionskoeffizienten über die Filterfläche hinweg, in weiten Grenzen beliebig und so schnell veränderbar ist, dass der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage nicht für längere Zeit unterbrochen werden muss.
Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage, welche diese Aufgabe löst, weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Die Erfindung nutzt zur Bereitstellung eines variablen Transmissionsfilters den an sich bekannten Effekt der induzierten Absorption aus. Durch die Bestrahlung von Teilen des refraktiven optischen Elements mit der Induktionsstrahlung verändert sich lokal der Absorptionskoeffizient für das Projektionslicht, so dass sich praktisch beliebige Filterfunktionen realisieren lassen.
Der Effekt der induzierten Absorption ist für verschiedene Paarungen von Induktionsstrahlung und Materialien für das refraktive optische Element bekannt. Bei vielen Paarungen ist der Effekt so stark, dass sich der Transmissionskoeffizient um mehrere Prozent lokal verringern lässt.
Bei der induzierten Absorption lässt sich der Fall der stabilen und der instabilen induzierten Absorption unterscheiden. Bei der stabilen induzierten Absorption bleibt der Effekt nach Wegfall der Induktionsstrahlung über einen längeren Zeitraum oder sogar dauerhaft erhalten. Im Allgemeinen muss die Induktionsstrahlung hierfür jedoch über einen längeren Zeitraum, z. B. von mehr als 15 Sekunden, auf das Material des refraktiven optischen Elements einwirken. Eine stabile induzierte Absorption kann damit zwar nicht während des Belichtungsbetriebs, aber in Pausen durchgeführt werden, in denen die Projektionsbelichtungsanlage vermessen oder gewartet wird.
Der Vorteil bei der Nutzung einer stabilen induzierten Absorption besteht darin, dass während des eigentlichen Projektionsbetriebs keine Induktionsstrahlung auf das refraktive optische Element gerichtet werden muss. Dadurch kann auch keine Wärme im refraktiven optischen Element entstehen, die durch Absorption der Induktionsstrahlung erzeugt wird. Folglich kann sich das refraktive optische Element infolge der über die Induktionsstrahlung zugeführten Wärme nicht verformen oder seine Brechzahlverteilung verändern.
Um die einmal eingestellte Filterfunktion verändern zu können, kann das refraktive optische Element beispielsweise mit Induktionsstrahlung geringerer Intensität beleuchtet werden. Je nach Material kann es auch zweckmäßig sein, spezielle Löschstrahlung zu verwenden, die eine andere Wellenlänge als die Induktionsstrahlung hat. Auch ein Löschen der Filterfunktion durch Erwärmen des refraktiven optischen Elements kommt grundsätzlich in Betracht. Die erforderlichen Temperaturen sind allerdings relativ hoch und liegen in der Größenordnung von etwa 400°C.
Bei der instabilen induzierten Absorption klingt die Wirkung relativ rasch, z. B. innerhalb von weniger als 15 Sekunden, wieder ab. Um während des Belichtungsbetriebs eine konstante Filterfunktion zu erhalten, muss deswegen immer wieder Induktionsstrahlung auf das refraktive optische Element gerichtet werden.
Zwar kann man auf diese Weise auch sich rascher verändernde Filterfunktionen realisieren. Nachteilig ist allerdings, dass infolge des wiederholten Bestrahlens mit Induktionsstrahlung während des Belichtungsbetriebs Wärme im refraktiven optischen Element erzeugt wird, die zu dessen Verformung oder Veränderung der Brechzahlverteilung führen kann. Um dies zu verhindern, muss entweder eine effiziente Wärmeabfuhr sichergestellt sein, und/oder die durch eine Erwärmung hervorgerufene Effekte werden auf andere Weise kompensiert, z. B. mithilfe zusätzlicher Manipulatoren zur Bildfehlerkorrektur. Günstig bei der instabilen induzierten Absorption ist andererseits, dass die Wirkung von allein abklingt, so dass keine ”Löschung” der Filterfunktion mithilfe zusätzlicher Löschstrahlung o. ä. erforderlich ist.
Besonders günstig ist es, wenn das refraktive optische Element in oder in der Nähe einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist. Das Transmissionsfilter wirkt dann als Apodisierungsfilter. Grundsätzlich kommen aber auch feldnah Positionen des Transmissionsfilters in Betracht, um beispielsweise die Uniformität der Belichtung zu verbessern.
Um eine feldabhängige Apodisierung vorzunehmen, muss das Transmissionsfilter an einer intermediären Position zwischen einer Feldebene und einer Pupillenebene angeordnet sein.
Je nach verwendetem Material für das refraktive optische Element lässt sich eine induzierte Absorption erzeugen, wenn ein Teil des Projektionslichts abgezweigt und als Induktionsstrahlung auf das refraktive optische Element gerichtet wird. Im Allgemeinen ist es jedoch günstiger, wenn eine von der Lichtquelle verschiedene Strahlungsquelle die Induktionsstrahlung erzeugt.
Bei der Induktionsstrahlung kann es sich um elektromagnetische Strahlung, aber auch um Teilchenstrahlung, insbesondere um eine Elektronen- oder Neutronen-Strahlung, handeln.
Für bestimmte Paare aus Material und Induktionsstrahlung ist die Wirkung der induzierten Absorption gut erforscht. Für Induktionsstrahlung mit einer Wellenlänge von 157 nm und einem refraktiven optischen Element aus Kalziumfluorid (CaF₂) wurden bei Fluenzen (d. h. Energiedichten) von etwa 50 mJ/cm² instabile Verringerungen der Transmission für Wellenlängen zwischen 153 nm und 275 nm beobachtet. In diesem Zusammenhang wird auf folgende Veröffentlichungen hingewiesen:

– "Transient absorption centers in CaF2 under 157 nm irradiation", Dickinson et al., American Physical Society, APS March Meeting 2010, March 15–19, 2010
– "157 nm laser induced modification of fused-silica glasses", Zhang et al., Proc. SPIE, Vol 4274, 2001
– "Defects in calcium fluoride generated by 157 nm laser and low-energy electrons", Dissertation Cramer, 2004, Washington State University
– "Surface and bulk absorption in CaF2 at 193 and 157 nm", Goerling et al., Optics Communications 249 (2005) 319–328
– "The formation of metallic nanoparticles in single crystal CaF2 under 157 nm excimer laser radiation," L. P. Cramer, S. C. Langford, and J. T. Dickinson, J. Appl. Phys. 99, 054305 (2006)
– "Interaction of 157 nm excimer laser light with fused silica, polytetrafluoroethylene and calcium fluoride", Dissertation Sharon George, Washington State University, 2010.

Wird als Induktionsstrahlung Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm verwendet, so kommen als Materialien für das refraktive optische Element neben CaF₂ auch SiO₂ in Betracht. Auch hier können Verringerungen des Absorptionsvermögens um einige Prozent erreicht werden, wenn Fluenzen in der Größenordnung von 50 mJ/cm² erreicht werden. Die Verringerung des Transmissionsvermögens lässt sich bei gleicher Fluenz erhöhen, wenn dem CaF₂ Verunreinigungen wie Natrium, Ytterbium oder Chlor beigefügt werden.
Beschrieben ist die indizierte Absorption in CaF₂ durch Bestrahlen mit Licht einer Wellenlänge von 193 nm unter anderem in:

– "Fluence-dependent transmission in CaF2 including correlation with thermally stimulated current", Kohnke et al., SPIE 2004, Proceedings Vol. 5377, Optical Microlithography XVII, Bruce W. Smith, Editors, pp. 1764–1771
– "Calcium fluoride for ArF laser lithography: characterization by in-situ transmission and LIF measurements", Muehlig et al., SPIE 2003, Proceedings Vol. 4932,
– "Laser-Induced Damage in Optical Materials", Gregory J. Exarhos; Arthur H. Guenther; Norbert Kaiser; Keith L. Lewis; M. J. Soileau; Christopher J. Stolz; Adolf Giesen; Horst Weber, Editors, 7th International Workshop an Laser Beam and Optics Characterization 2002, pp. 458–466
– "Dynamic change of transmission of CaF2 single crystals by irradiating with ArF excimer laser light", Alkemper, J.; Kandler, J.; Strenge, L.; Mörsen, E.; Mühlig, C.; Triebel, W., Optical Lithographie XIII/Progler, C. J., ed., Bellingham, WA: SPIE, 2000, S. 1568–1573. – (Proceedings of the SPIE; 4000)
– "Influence of sodium impurities an ArF excimer laser-induced absorption in CaF2 crystals", Norio Komine et al., APPLIED OPTICS, Vol. 39, No. 22, 1 August 2000
– "Fluence-dependent transmission of calcium fluoride", Goers, 2002, Poster, SPIE conference 2002.
– "Zur Absorption gepulster ArF-Laserstrahlung in hochtransparenten optischen Materialien", Christian Mühlig, Dissertation 2005, Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Ein Löschen der Filterfunktion lässt sich auch hier durch erneutes Bestrahlen des refraktiven Elements mit niedrigerer Fluenz erreichen.
Bei optischen Elementen aus CaF₂ lässt sich eine induzierte Absorption auch durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen erzeugen. Bei Elektronenstrahl-Energien in Bereichen von keV werden metallische Ca-Kolloide im Material erzeugt, die Licht mit Wellenlängen von etwa 120 nm bis 1000 nm absorbieren und langzeitstabil sind. Zum Löschen der Filterfunktion kann Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm verwendet werden. Die Filterverteilung geht nach längerer Zeit auch von allein zurück. Beschrieben ist dieser Effekt u. a. in:

– "Defects in calcium fluoride generated by 157 nm laser and low-energy electrons", Dissertation Cramer, 2004, Washington State University
– "Electron-beam induced absorption in crystals of the alkaline-earth fluorides", Sergeev et al., J. Opt. Technol. 72 (6), June 2005
– "Radiation induced defects in calcium fluoride and their influence an material properties under 193 nm laser irradiation", Dissertation Stephan Rix, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, 2011.

Unabhängig von der verwendeten Paarung aus Material und Induktionsstrahlung kann es sich bei dem refraktiven optischen Element beispielsweise um eine planparallele Platte oder um ein beliebiges optisches Element mit mindestens einer gekrümmten optischen Fläche handeln.
Wenn das refraktive optische Element eine erste Fläche und eine zweite Fläche, die jeweils von Projektionslicht durchtreten werden, und eine sich zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckende Umfangsfläche aufweist, so kann das Bestrahlungssystem die Induktionsstrahlung insbesondere unter einem Winkel auf die erste Fläche oder die zweite Fläche richten, so dass die Induktionsstrahlung nicht in den Strahlengang des Projektionslichts eingekoppelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestrahlungssystem die Induktionsstrahlung aber auch auf die Umfangsfläche richten. Vor allem dann, wenn von mehreren Richtungen aus Induktionsstrahlung auf die Umfangsrichtung gerichtet wird, lässt sich dort, wo sich die Induktionsstrahlung aus unterschiedlichen Richtungen überlagert, eine so hohe Fluenz erzeugen, dass dort der Effekt der induzierten Absorption auftritt.
Die induzierte Absorption kann dazu führen, dass die Phase des hindurchtretenden Projektionslichts in unerwünschter Weise beeinflusst wird. Deswegen wird das Transmissionsfilter vorzugsweise gemeinsam mit einem Wellenfrontmanipulator eingesetzt, der vom Transmissionsfilter erzeugte Phasenänderungen kompensiert. Geeignet hierzu ist beispielsweise ein Wellenfrontmanipulator, wie er in der US 2009/0257032 A1 beschrieben ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
1 eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
2 einen vereinfachten meridionalen Schnitt durch die in der 1 gezeigte Projektionsbelichtungsanlage;
3 einen Schnitt senkrecht zur optischen Achse durch ein erfindungsgemäßes Transmissionsfilter, das in dem Projektionsobjektiv der in den 1 und 2 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage enthalten ist;
4 einen vereinfachten Schnitt durch ein Transmissionsfilter gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem Induktionsstrahlung schräg auf das refraktive optische Element gerichtet wird;
5 das in der 4 gezeigte refraktive optische Element, während es von Projektionslicht durchtreten wird.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 1 zeigt in einer stark schematisierten perspektivischen Darstellung eine Projektionsbelichtungsanlage 10, die für die lithographische Herstellung mikrostrukturierter Bauteile geeignet ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 enthält eine Lichtquelle LS, die zur Erzeugung von Projektionslicht mit einer Mittenwellenlänge von 193 nm eingerichtet ist, und ein Beleuchtungssystem 12, welches das von der Lichtquelle LS erzeugte Projektionslicht auf eine Maske 14 richtet und dort ein schmales, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckförmiges Beleuchtungsfeld 16 ausleuchtet. Andere Beleuchtungsfeldformen, z. B. Ringsegmente, kommen ebenfalls in Betracht.
Innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegende Strukturen 18 auf der Maske 14 werden mit Hilfe eines Projektionsobjektivs 20, das mehrere Linsen L1 bis L4 enthält, auf eine lichtempfindliche Schicht 22 abgebildet. Die lichtempfindliche Schicht 22, bei der es sich z. B. um einen Photolack handeln kann, ist auf einem Wafer 24 oder einem anderen geeigneten Substrat aufgebracht und befindet sich in der Bildebene des Projektionsobjektivs 20. Da das Projektionsobjektiv 20 im allgemeinen einen Abbildungsmaßstab |β| < 1 hat, werden die innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegenden Strukturen 18 verkleinert auf ein Projektionsfeld 18' abgebildet.
Bei der dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 10 werden die Maske 14 und der Wafer 24 während der Projektion entlang einer mit Y bezeichneten Richtung verfahren. Das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeiten ist dabei gleich dem Abbildungsmaßstab β des Projektionsobjektivs 20. Falls das Projektionsobjektiv 20 das Bild invertiert (d. h. β < 0), verlaufen die Verfahrbewegungen der Maske 14 und des Wafers 24 gegenläufig, wie dies in der 1 durch Pfeile A1 und A2 angedeutet ist. Auf diese Weise wird das Beleuchtungsfeld 16 in einer Scanbewegung über die Maske 14 geführt, so dass auch größere strukturierte Gereicht zusammenhängend auf die lichtempfindliche Schicht 22 projiziert werden können.
Die 2 zeigt die in der 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 10 in einem vereinfachten meridionalen Schnitt. Zusätzlich ist dort ein Masken-Verfahrtisch 26 eingezeichnet, mit dem die Maske 14 in einer Objektebene 28 des Projektionsobjektivs 20 verfahren werden kann.
Das Substrat 24 mit der darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht 22 ist in der Bildebene 30 des Projektionsobjektivs 20 mit Hilfe eines Substrat-Verfahrtischs 32 verfahrbar.
Das Projektionsobjektiv 20 enthält eine Zwischenbildebene 34 sowie eine erste Pupillenebene 36 und eine zweite Pupillenebene 38. In der ersten Pupillenebene 36 ist ein erfindungsgemäßes Transmissionsfilter 40 angeordnet, das ein refraktives optisches Element 42 und ein Bestrahlungssystem 44 umfasst. Das Bestrahlungssystem 44 wird von einer Steuereinheit 45 gesteuert, die mit einer übergeordneten Prozesssteuerung 47 verbunden ist.
Die 3 zeigt das Transmissionsfilter 40 in einem Schnitt senkrecht zur optischen Achse OA des Projektionsobjektivs 20. Das refraktive optische Element 42 ist hier als planparallele Platte aus CaF₂ ausgebildet und hat eine zylindrische Umfangsfläche 46, die sich zwischen einer ersten, zum Beleuchtungssystem 12 weisenden optischen Fläche und einer zweiten, zum Substrat 24 weisenden optischen Fläche erstreckt. Ein Bereich des refraktiven optischen Elements 42, der während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 von Projektionslicht durchtreten werden kann, ist durch eine gestrichelte Linie 48 angedeutet.
Das Bestrahlungssystem 44 umfasst eine Strahlungsquelle 50, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als F-Laser ausgebildet ist, der Licht mit einer Mittenwellenlänge von etwa 157 nm erzeugt. Über einen Strahlteiler 52 wird das von der Strahlungsquelle 50 erzeugte und im Folgenden als Induktionsstrahlung IS bezeichnete Licht auf zwei optische Modulatoren 54, 56 gerichtet, mit denen die Induktionsstrahlung IS räumlich moduliert werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Modulatoren 54, 56 als digitale Mikrospiegelarrays (DMD, digital mirror device) ausgebildet. Jeder Mikrospiegel MS kann sich dabei in einer ”Ein”-Stellung oder einer ”Aus”-Stellung befinden. In der ”Ein”-Stellung richtet der betreffende Mikrospiegel die reflektierte Induktionsstrahlung IS auf die Umfangsfläche 46 des refraktiven optischen Elements 42, wodurch die Induktionsstrahlung IS nach Brechung an der Umfangsfläche 46 das refraktive optische Element 42 durchtritt. Ein Teil der Induktionsstrahlung IS wird dabei im refraktiven optischen Element 42 absorbiert. Die Reststrahlung verlässt das refraktive optische Element 42 durch die Umfangsfläche 46 und fällt auf einen Absorber 58.
Befindet sich ein Mikrospiegel in der ”Aus”-Stellung, so wird die auftreffende Induktionsstrahlung IS nicht auf das refraktive optische Element 42, sondern auf einen anderen Absorber (nicht dargestellt) gerichtet.
Dort, wo Induktionsstrahlung aus unterschiedlichen Richtungen das refraktive optische Element 42 durchsetzt, ist die Fluenz der Induktionsstrahlung IS so hoch, dass induzierte Absorption auftritt. In diesen in der 3 mit der Bezugsziffer 60 bezeichneten Volumen des refraktiven optischen Elements 42 erhöht sich infolge der induzierten Absorption das Absorptionsvermögen um einige Prozent.
Projektionslicht, das dieses Volumen 60 durchtritt, wird somit stärker vom refraktiven optischen Element 42 abgeschwächt als Projektionslicht, welches das refraktive optische Element 42 außerhalb des Volumens 60 durchtritt.
Durch Ansteuern der Mikrospiegel der Modulatoren 54, 56 über die Steuereinheit 45 können praktisch beliebige Bereiche innerhalb des refraktiven optischen Elements 42 so mit Induktionsstrahlung IS beaufschlagt werden, dass durch Überlagerung der Induktionsstrahlung IS aus mehreren Richtungen Fluenezn erreicht werden, die eine erhöhte Absorption induzieren.
Die Steuerung der Modulatoren 54, 56 kann dabei in Abhängigkeit von Signalen erfolgen, die von einem Sensor 120 an die übergeordnete Prozesssteuerung 48 übergeben wird. Bei dem Sensor 120 kann es sich beispielsweise um einen Wellenfrontsensor handeln, der mit Hilfe des Wafer-Verfahrtischs 32 in die Bildebene 30 des Objektivs 20 eingeführt wird, wie dies in der 2 durch einen Pfeil 122 angedeutet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung des Transmissionfilters 40 in Abhängigkeit von der vom Sensor 120 erfassten Abbildungsqualität des Objektivs 20 zu verändern.
Um in dem Volumen 60, in dem eine erhöhte Absorption induziert wurde, die Erhöhung der Absorption wieder rückgängig zu machen, kann das Bestrahlungssystem 44 Induktionsstrahlung IS mit einer geringeren Intensität auf das betreffende Volumen 60 richten.
Die 4 zeigt ein refraktives optisches Element 42 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Bestrahlungssystem die Induktionsstrahlung IS nicht auf die Umfangsfläche 46 des refraktiven optischen Elements 42, sondern unter einem Winkel auf einer seiner Planflächen richtet. Der Winkel ist so groß, dass die Induktionsstrahlung IS nicht in den Strahlengang des Projektionslichts und damit auf die lichtempfindliche Schicht 22 gelangen kann. Der Winkel ist andererseits so klein, dass genügend Induktionsstrahlung IS in das refraktive optische Element 42 eindringen kann.
Auch unter Berücksichtigung des meist knappen Bauraums ist ein schräges Bestrahlen mit Induktionsstrahlung IS in der Regel angezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die Induktionsstrahlung IS eine so hohe Fluenz hat, dass in jedem von Induktionsstrahlung IS durchtretenen Volumen induzierte Absorption auftritt.
Die 5 illustriert die Wirkung der Bereiche 60, in denen die Absorption mithilfe der Induktionsstrahlung induziert wurde, auf den Durchtritt von Projektionslicht PL. Projektionslicht PL, das die Bereiche 60 durchtritt, verlässt das refraktive optische Element 42 mit einer geringeren Intensität als Projektionslicht PL, welches das refraktive optische Element 42 außerhalb der Bereiche 60 durchtreten hat. In der 5 ist die verringerte Intensität durch gestrichelte Linien angedeutet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5444336 [0007]
US 2006/0092396 [0008]
US 2010/0134891 A1 [0009]
US 2009/0257032 A1 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Transient absorption centers in CaF2 under 157 nm irradiation”, Dickinson et al., American Physical Society, APS March Meeting 2010, March 15–19, 2010 [0023]
”157 nm laser induced modification of fused-silica glasses”, Zhang et al., Proc. SPIE, Vol 4274, 2001 [0023]
”Defects in calcium fluoride generated by 157 nm laser and low-energy electrons”, Dissertation Cramer, 2004, Washington State University [0023]
”Surface and bulk absorption in CaF2 at 193 and 157 nm”, Goerling et al., Optics Communications 249 (2005) 319–328 [0023]
”The formation of metallic nanoparticles in single crystal CaF2 under 157 nm excimer laser radiation,” L. P. Cramer, S. C. Langford, and J. T. Dickinson, J. Appl. Phys. 99, 054305 (2006) [0023]
”Interaction of 157 nm excimer laser light with fused silica, polytetrafluoroethylene and calcium fluoride”, Dissertation Sharon George, Washington State University, 2010 [0023]
”Fluence-dependent transmission in CaF2 including correlation with thermally stimulated current”, Kohnke et al., SPIE 2004, Proceedings Vol. 5377, Optical Microlithography XVII, Bruce W. Smith, Editors, pp. 1764–1771 [0025]
”Calcium fluoride for ArF laser lithography: characterization by in-situ transmission and LIF measurements”, Muehlig et al., SPIE 2003, Proceedings Vol. 4932 [0025]
”Laser-Induced Damage in Optical Materials”, Gregory J. Exarhos; Arthur H. Guenther; Norbert Kaiser; Keith L. Lewis; M. J. Soileau; Christopher J. Stolz; Adolf Giesen; Horst Weber, Editors, 7th International Workshop an Laser Beam and Optics Characterization 2002, pp. 458–466 [0025]
”Dynamic change of transmission of CaF2 single crystals by irradiating with ArF excimer laser light”, Alkemper, J.; Kandler, J.; Strenge, L.; Mörsen, E.; Mühlig, C.; Triebel, W., Optical Lithographie XIII/Progler, C. J., ed., Bellingham, WA: SPIE, 2000, S. 1568–1573. – (Proceedings of the SPIE; 4000) [0025]
”Influence of sodium impurities an ArF excimer laser-induced absorption in CaF2 crystals”, Norio Komine et al., APPLIED OPTICS, Vol. 39, No. 22, 1 August 2000 [0025]
”Fluence-dependent transmission of calcium fluoride”, Goers, 2002, Poster, SPIE conference 2002 [0025]
”Zur Absorption gepulster ArF-Laserstrahlung in hochtransparenten optischen Materialien”, Christian Mühlig, Dissertation 2005, Friedrich-Schiller-Universität Jena [0025]
”Defects in calcium fluoride generated by 157 nm laser and low-energy electrons”, Dissertation Cramer, 2004, Washington State University [0027]
”Electron-beam induced absorption in crystals of the alkaline-earth fluorides”, Sergeev et al., J. Opt. Technol. 72 (6), June 2005 [0027]
”Radiation induced defects in calcium fluoride and their influence an material properties under 193 nm laser irradiation”, Dissertation Stephan Rix, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, 2011 [0027]

Claims

Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (10) mit a) einer Halterung (26) für eine Maske (14), b) einer Lichtquelle (LS), die zur Erzeugung von Projektionslicht (PL) eingerichtet ist, c) einem Beleuchtungssystem (12), welches das von der Lichtquelle erzeugte Projektionslicht auf die Maske richtet und dort ein Beleuchtungsfeld (16) ausleuchtet, d) eine Halterung (32) für eine lichtempfindliche Schicht (22), e) einem Projektionsobjektiv (20), das den im Beleuchtungsfeld liegenden Teil der Maske auf die lichtempfindliche Schicht abbildet, gekennzeichnet durch ein Transmissionsfilter (40), das umfasst: f) ein refraktives optisches Element (42), das derart in einem Strahlengang der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist, dass es während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage von Projektionslicht durchtreten wird, g) einem Bestrahlungssystem (44), das dazu eingerichtet ist, variabel veränderbare Bereiche des refraktiven optischen Elements mit Induktionsstrahlung (IS) zu bestrahlen, wodurch sich der Absorptionskoeffizient des refraktiven optischen Elements für das Projektionslicht lokal infolge des Effekts der induzierten Absorption verändert.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das refraktive optische Element in oder in der Nähe einer Pupillenebene (36) des Projektionsobjektivs angeordnet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine von der Lichtquelle verschiedenen Strahlungsquelle (50), die zur Erzeugung der Induktionsstrahlung eingerichtet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsstrahlung eine elektromagnetische Strahlung ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsstrahlung eine Teilchenstrahlung, insbesondere eine Elektronen- oder Neutronenstrahlung, ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das refraktive optische Element zumindest im wesentlichen aus CaF₂, BaF₂ oder MgF₂ besteht.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das refraktive optische Element Verunreinigungen enthält, insbesondere Na, Yt oder Cl.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das refraktive optische Element eine erste Fläche und eine zweite Fläche, die jeweils von Projektionslicht durchtreten werden, und eine sich zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckende Umfangsfläche (46) aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlungssystem die Induktionsstrahlung unter einem Winkel auf die erste Fläche oder die zweite Fläche richtet.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlungssystem die Induktionsstrahlung auf die Umfangsfläche richtet.