-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaften von Projektionsbelichtungsanlagen sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
-
STAND DER TECHNIK
-
Projektionsbelichtungsanlagen zur Herstellung von nano- oder mikrostrukturierten Bauteilen für die Mikroelektronik oder die Mikrostrukturtechnik sind bekannt. Aufgrund der abzubildenden Strukturen mit kleinsten Dimensionen sind derartige Geräte sehr empfindlich und geringste Einflüsse können zu einer Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften führen, welche wiederum Fehler in den erzeugten Mikro- oder Nanostrukturen zur Folge haben können. Die Abbildungseigenschaften, d. h. die Wellenfront des in der Projektionsbelichtungsanlage verwendeten Arbeitslichts, können beispielsweise durch Alterungsprozesse der eingesetzten Materialien oder durch Umgebungseinflüsse während des Betriebs verändert werden. Bei einem derartigen Fall muss eine Korrektur der Abbildungseigenschaften vorgenommen werden.
-
Um dies zu ermöglichen, ist es beispielsweise bekannt, manipulierbare, d. h. bewegliche, optische Elemente in der Projektionsbelichtungsanlage vorzusehen, bei denen die Veränderung der Position und Ausrichtung der optischen Elemente zur Korrektur der Abbildungseigenschaften eingesetzt werden kann. Eine weitergehende Korrekturmöglichkeit besteht darin, bestimmte optische Elemente auszutauschen. Ferner besteht eine bekannte Möglichkeit darin, komplette Komponenten, wie beispielsweise das Projektionsobjektiv, auszutauschen bzw. zu überholen. Während letzteres sehr aufwändig und somit teuer ist, ist eine Korrektur der Abbildungseigenschaften über die Manipulation bestimmter optischer Elemente unter Umständen nicht ausreichend, da sowohl den Manipulationsmöglichkeiten als auch den dadurch erzielbaren Korrekturmöglichkeiten Grenzen gesetzt sind.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine weitere Korrekturmöglichkeit zu schaffen, die es ermöglicht weitere Veränderungen der Abbildungseigenschaften zu korrigieren, wobei gleichzeitig der Korrekturaufwand möglichst niedrig gehalten werden soll. Entsprechend soll ein derartiges Korrekturverfahren einfach und zuverlässig durchführbar sein und der apparative Aufwand niedrig gehalten werden.
-
TECHNISCHE LÖSUNG
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die Erfindung macht sich die Eigenschaft zu Nutze, dass eine Abänderung der Geometrie, d. h. also Form und/oder Größe von optischen Elementen, zu einer Änderung der Wellenfront des Arbeitslichts, welches mit dem optischen Element wechselwirkt, führt. Entsprechend kann durch eine Änderung der Geometrie eines optischen Elements, beispielsweise durch einen Materialabtrag aber auch durch eine zusätzliche Materialabscheidung, eine Korrektur der Wellenfrontaberration bzw. einer Änderung der Abbildungseigenschaften vorgenommen werden. Entsprechend soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Korrektur durch Aufbringung einer Korrekturbeschichtung auf mindestens einem optischen Element erfolgen, wobei jedoch die Abscheidung der Korrekturbeschichtung in der Projektionsbelichtungsanlage erfolgt, also das zu korrigierende optische Element nicht aus der Projektionsbelichtungsanlage entfernt werden muss. Damit wird das Verfahren kostengünstig, da ein geringer Aufwand erforderlich ist.
-
Die aufgebrachte Schicht kann vorzugsweise eine für das Arbeitslicht transparente Schicht sein, die in ihrer Schichtdicke variieren kann und teilweise oder ganz auf das optische Element aufgebracht sein kann.
-
Vorzugsweise kann die Schicht Siliziumdioxid bzw. Quarz umfassen.
-
Die Schicht kann durch eine photochemische Reaktion abgeschieden werden, wobei gasförmige, flüssige und/oder feste Ausgangsstoffe Verwendung finden können. Bei flüssigen oder festen Ausgangsstoffen kann beispielsweise das zu beschichtende optische Element mit den Ausgangsstoffen bestrichen oder belegt werden, sodass bei einer anschließenden Belichtung die Korrekturschicht abgeschieden wird. Bei gasförmigen Ausgangsstoffen können die erforderlichen Gase in der Nähe der zu beschichtenden Fläche des optischen Elements durch Spülen des Bereichs mit dem Gas bereit gestellt werden.
-
Die Ausgangsstoffe können entsprechend siliziumhaltige Stoffe umfassen, aus denen durch eine entsprechende Oxidation das Siliziumdioxid gebildet werden kann. Die siliziumhaltigen Stoffe können siliziumhaltige organische Stoffe sein, die beispielsweise auch bereits den notwendigen Sauerstoff für die Oxidationsreaktion zur Verfügung stellen. Insbesondere können die Ausgangsstoffe Silane und/oder Siloxane umfassen.
-
Für eine photochemische Reaktion zur Abscheidung der Schicht kann das Arbeitslicht der Projektionsbelichtungsanlage verwendet werden.
-
Um unterschiedliche Schichtdicken abscheiden zu können, kann die Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität über dem optischen Element entsprechend eingestellt werden. Hierzu können strahlformende und/oder strahlleitende Elemente zusätzlich in die Projektionsbelichtungsanlage an geeigneten Stellen eingebracht werden oder die vorhandenen optischen Elemente der Projektionsbelichtungsanlage können dazu genutzt werden. Beispielsweise wäre es auch möglich für eine Korrektur im Projektionsobjektiv ein entsprechend geeignetes Retikel in der Projektionsbelichtungsanlage vorzusehen.
-
Für die komplette Korrektur der Abbildungseigenschaften der gesamten Projektionsbelichtungsanlage können ein einziges oder einige wenige optische Elemente ausgewählt werden, beispielsweise eine optische Fläche bzw. ein optisches Element in der Pupille oder eine feldnahe Fläche. Darüber hinaus können jedoch natürlich auch mehrere optische Elemente gemäß dem vorgestellten Verfahren korrigiert werden.
-
Darüber hinaus ist es auch möglich das Verfahren zur Korrektur der Abbildungseigenschaft schrittweise einzusetzen, sodass nach einer grundlegenden Ermittlung der Abbildungseigenschaften in einem ersten Schritt eine Korrekturbeschichtung auf einem oder mehreren optischen Elementen aufgebracht wird und in einem zweiten Schritt die Abbildungseigenschaften erneut ermittelt werden. Hierzu können beispielsweise ein oder mehrere Sensoren eingesetzt werden, die die Abbildungseigenschaften erfassen. Nach der Ermittlung der Abbildungseigenschaften kann dann eine weitere Korrektur der Abbildungseigenschaften durch Aufbringung einer Korrekturbeschichtung erfolgen, worauf sich dann wieder ein Erfassungsschritt zur Erfassung der Abbildungseigenschaften anschließen kann. Durch mehrmalige Wiederholung der entsprechenden Teilschritte kann iterativ eine Korrektur vorgenommen werden, bis optimale Eigenschaften vorliegen. Dieser Prozess kann insbesondere automatisiert ablaufen, wenn automatisiert aus den von den Sensoren ermittelten Werten die Abweichung von optimalen Abbildungseigenschaften ermittelt wird und aus der Abweichung die erforderlichen Korrekturen berechnet werden. Mit den Korrekturdaten ist dann wiederum eine automatisierte Berechnung der erforderlichen Abscheidung möglich.
-
Bei einer entsprechenden Projektionsbelichtungsanlage, die für das Korrekturverfahren hergerichtet ist, können geeignete Mittel an der Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen sein, die es ermöglichen, mindestens ein vorausgewähltes optisches Element gemäß dem oben vorgestellten Verfahren zu korrigieren.
-
Folglich umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Projektionsbelichtungsanlage bei der mindestens ein entsprechendes optisches Element korrigiert ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein optisches Element handeln, bei dem die Korrekturschicht auf einer äußeren Abschlussschicht des optischen Elements aufgebracht ist, wie beispielsweise einer Anti-Reflexionsschicht.
-
Eine entsprechend ausgebildete Projektionsbelichtungsanlage kann verschiedenste Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen wie geeignete Gaszuführungen und Gasauslässe, Komponenten zur Bildung von Kammern, Düsen, Absaugeinrichtungen und dergleichen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die beigefügten Figuren zeigen in rein schematischer Weise in
-
1 eine Seitenansicht einer Projektionsbelichtungsanlage; und in
-
2 einen Schnitt durch die Projektionsbelichtungsanlage aus 1 im Bereich des Projektionsobjektivs 4.
-
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
-
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
-
Die 1 zeigt in einer rein schematischen Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Lichtquelle 1, mittels der beispielsweise Licht im Bereich der Wellenlänge von 248 nm bzw. 193 nm erzeugt wird. Dieses Licht wird in einem Beleuchtungssystem 2 aufbereitet, um damit ein Retikel 3 zu beleuchten, welches die abzubildenden Mikro- oder Nanostrukturen aufweist, die mit der Projektionsbelichtungsanlage beispielsweise auf eine photoempfindliche Schicht auf einem Wafer 5 abgebildet werden sollen. Entsprechend wird die Struktur des Retikels 3 über das Projektionsobjektiv 4 auf die Bildebene, in der der Wafer 5 angeordnet ist, verkleinert abgebildet.
-
Bei einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage kann die vorliegende Erfindung eingesetzt werden, wobei die Projektionsbelichtungsanlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend ausgebildet ist. Dies ist in der 2 dargestellt.
-
Die 2 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch das Projektionsobjektiv 4, wobei ein optisches Element 6 in Form einer optischen Linse dargestellt ist. Tatsächlich können in der gesamten Projektionsbelichtungsanlage, wie sie in 1 gezeigt ist, eine Vielzahl von optischen Elementen vorgesehen sein und insbesondere auch eine Vielzahl von optischen Linsen.
-
Die optische Linse 6 des Projektionsobjektivs 4 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, dasjenige optische Element, das ausgewählt ist, um Abbildungseigenschaften zu korrigieren. Die Abbildungseigenschaften können sich während der Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage 1 verändern, beispielsweise durch Umgebungseinflüsse wie Ablagerungen, durch Veränderung der Materialien (Alterung) und dergleichen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Korrektur derartiger Änderungen der Abbildungseigenschaften möglich, und zwar nicht nur derjenigen Veränderungen, die durch Veränderungen an dem zu korrigierenden optischen Element verursacht werden, sondern auch durch Veränderungen, die an anderen optischen Elementen stattgefunden haben. Entsprechend kann also ein optisches Element ausgewählt werden, welches insgesamt für die Gesamtkorrektur der Projektionsbelichtungsanlage verwendet wird. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, mehrere optische Elemente für die entsprechende erfindungsgemäße Korrektur vorzusehen, wobei unter Umständen nur die Veränderungen des zu korrigierenden optischen Elements berücksichtigt werden.
-
Die Projektionsbelichtungsanlage bzw. das Projektionsobjektiv 4 ist im Bereich der zu korrigierenden optischen Linse 6 so ausgestaltet, dass das Projektionsobjektiv durch in das Gehäuse des Projektionsobjektivs ein- und ausschiebbare Abtrennungen 8 und 9 eine abtrennbare Kammer 7 aufweist, in welcher das zu korrigierende optische Element 6 angeordnet ist. Außerdem sind im Bereich der Kammer 7 im Gehäuse des Projektionsobjektivs Gaseinlässe 10, 11 und Absaugeinrichtungen 12, 13 vorgesehen. Dadurch ist es möglich in die abgeschlossene Kammer 7 über die Gaseinlässe 10, 11 Gase einzulassen und überschüssiges Gas über die Absaugeinrichtungen 12, 13 wieder abzusaugen. Das Gas, das in die Kammer 7 eingelassen wird, ist aus Komponenten zusammengesetzt, die eine photochemische Reaktion unter Einfluss des Arbeitslichts 17 der Lichtquelle 1 der Projektionsbelichtungsanlage ermöglichen. Beispielsweise können Siloxane oder sonstige siliziumhaltige organische Verbindungen über die Gaseinlässe 10 und 11 in die Kammer 7 eingelassen werden, die sich durch eine photochemische Reaktion in Siliziumdioxid umwandeln, welches sich auf der optischen Linse 6 abscheidet. Die Abscheidung kann durch die Intensität und Dauer der Bestrahlung mit Arbeitslicht 17 beeinflusst werden, sodass die abgeschiedene Siliziumdioxidschicht 14 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen kann, wie dies beispielsweise mit dem dickeren Bereich 15 und dem dünneren Bereich 16 in dem Ausführungsbeispiel der 2 gezeigt ist. Darüber hinaus kann die Lichtverteilung über dem optischen Element 6 so gewählt werden, dass in bestimmten Bereichen gar keine oder jedenfalls nur eine geringe Abscheidung vom Siliziumdioxid stattfindet. Durch die abgeschiedene Siliziumdioxidschicht 14 kann das Abbildungsverhalten des optischen Elements 6 und somit des Projektionsobjektivs verändert werden, sodass eine entsprechende Korrektur von Abbildungsveränderungen vorgenommen werden kann.
-
Beispielsweise kann die Projektionsbelichtungsanlage, wie sie in 1 dargestellt ist, mit entsprechenden Sensoren und Detektoren ausgestattet sein, um Abbildungsänderungen, so genannte Wellenfrontaberrationen, zu ermitteln. Alternativ können Abbildungsveränderungen auch durch Untersuchung der abgebildeten Strukturen ermittelt werden. Aus den Abbildungsveränderungen kann der Korrekturbedarf ermittelt werden, und zwar sowohl hinsichtlich der Bestimmung der Anzahl der zu korrigierenden optischen Elemente als auch der Auswahl der zu korrigierenden optischen Elemente und der Art und Weise der durchzuführenden Korrektur, also beispielsweise Angabe der örtlichen Anordnung der aufzubringenden Schicht bzw. deren Schichtdickenverteilung.
-
Sobald dies bestimmt ist, kann definiert werden, wie lange und mit welcher Intensität das zu korrigierende optische Element 6 bestrahlt werden muss, um die gewünschte Schicht abzuscheiden. Zur Einstellung der Intensitätsverteilung über dem optischen Element 6 können entsprechende optische Komponenten zusätzlich in die Projektionsbelichtungsanlage eingebracht oder die vorhandenen optischen Elemente genutzt werden. Beispielsweise könnte ein speziell gefertigtes Retikel 3 eingesetzt werden, um eine gewünschte Lichtverteilung über dem optischen Element 6 zu erzielen. Daneben können auch Filter, wie Graufilter und dergleichen eingesetzt werden.
-
Zur Abscheidung der Korrekturschicht 14 werden dann über die Gaseinlässe 10, 11 die erforderlichen Gaskomponenten zugeführt und die Lichtquelle 1 der Projektionsbelichtungsanlage wird entsprechend betrieben bis die gewünschte Korrekturschicht 14 aufgebracht ist. Damit das Arbeitslicht 17 der Projektionsbelichtungsanlage auf das optische Element 6 fallen kann, weisen die Absperrungen 8 und 9, die die Kammer 7 bilden, transparente Bereiche 18, 19 auf.
-
Sobald die Korrekturschicht 14 fertig gestellt ist, wird der Gaszufluss über die Gaseinlässe 10 und 11 gestoppt und die Gaseinlässe 10 und 11 werden abgesperrt. Das gleiche gilt im Prinzip für die Absaugeinrichtungen 12 und 13, die dann nicht mehr erforderlich sind und verschlossen werden können, es sei denn es handelt sich um Anschlüsse zur Einstellung der regulären Betriebsbedingungen für die Projektionsbelichtungsanlage.
-
Die Kammerabtrennungen 8 und 9 können anschließend aus dem Gehäuse entfernt werden, wodurch die Korrektur abgeschlossen ist. Nachfolgend kann das korrigierte optische Element 6 wieder zur Abbildung des Retikels 3 auf den Wafer 5 eingesetzt werden, ohne dass das optische Element 6 aus dem Gehäuse ausgebaut hätte werden müssen. Entsprechend ist eine schnelle Korrektur der Abbildungseigenschaften unter Einsatzbedingungen möglich.
-
Alternativ kann auch auf die Kammerabtrennungen 8 und 9 verzichtet werden, wenn das eingebrachte Gas zur Durchführung eines fotochemischen Abscheideprozesses nur sehr begrenzt lokal vorliegt. Dies ist bei schnellen und effizienten Umsetzungen des Abscheidegases bei fotochemischen Prozessen möglich, insbesondere wenn ein geeigneter Gasfluss eingestellt wird. Beispielsweise kann auf eine aktive Absaugung durch die Absaugeinrichtungen 12 und 13 verzichtet werden und stattdessen können dort einfache Druckausgleichseinrichtungen angeordnet sein.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des beigefügten Beispiels detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann klar verständlich, dass die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen werden können oder dass andersartige Kombinationen von Merkmalen vorgenommen werden können. Beispielsweise können auch optische Elemente im Beleuchtungssystem nach dem vorgestellten Verfahren korrigiert werden. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale.
