DE102014221504A1

DE102014221504A1 - Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie

Info

Publication number: DE102014221504A1
Application number: DE102014221504.8A
Authority: DE
Inventors: Boris Bittner; Norbert Wabra; Sonja Schneider; Ricarda Schneider; Holger Schmidt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-04-28
Also published as: WO2016062466A1

Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie weist ein Projektionsobjektiv (18) zur optischen Abbildung eines in einer Objektebene (16) angeordneten Musters in eine Bildebene (36) mittels elektromagnetischer Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge λ < 260 nm, wobei das Projektionsobjektiv (18) eine optische Anordnung (20) aufweist, die eine Mehrzahl an optischen Elementen (22, 24) aufweist, die zwischen der Objektebene (16) und der Bildebene (36) angeordnet sind, ein Beleuchtungssystem (14) zur Beleuchtung des Musters in der Objektebene (16), wobei das Beleuchtungssystem (14) in der Objektebene (16) ein Beleuchtungsfeld (44) erzeugt, das in einer ersten Dimension (y) eine erste Abmessung (D1) und in einer zur ersten Dimension (y) senkrechten zweiten Dimension (x) eine zweite Abmessung (D2) aufweist, wobei die erste Abmessung (D1) um einen Faktor von zumindest 1,5 kleiner ist als die zweite Abmessung (D2), und einen Manipulator (60‘) zur Beeinflussung einer Wellenfront der elektromagnetischen Strahlung auf, wobei der Manipulator (60‘) zumindest ein optisches Manipulatorelement (62) mit einer ersten optischen Fläche (64) aufweist, die nahe einer Feldebene des Projektionsobjektivs (18) angeordnet ist. Die erste optische Fläche (64) des Manipulatorelements (62) weist zumindest einen Abschnitt aufweist, der ein Korrekturprofil in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweist, das in Richtung der ersten Dimension (y) bei gleichbleibender Profilform eine veränderliche mittlere Profilamplitude aufweist, und/oder die erste optische Fläche (64) weist in Richtung der ersten Dimension (y) einen ersten und zumindest einen zweiten Abschnitt aufweist, die jeweils ein Korrekturprofil in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweisen, wobei sich das Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts von dem Korrekturprofil des ersten Abschnitts hinsichtlich Profilform und/oder der mittleren Profilamplitude unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, mit einem Projektionsobjektiv zur optischen Abbildung eines in einer Objektebene angeordneten Musters in eine Bildebene mittels elektromagnetischer Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge λ < 260 nm, wobei das Projektionsobjektiv eine optische Anordnung aufweist, die eine Mehrzahl an optischen Elementen aufweist, die zwischen der Objektebene und der Bildebene angeordnet sind, weiterhin mit einem Beleuchtungssystem zur Beleuchtung des Musters in der Objektebene, wobei das Beleuchtungssystem in der Objektebene ein Beleuchtungsfeld erzeugt, das in einer ersten Dimension eine erste Abmessung und in einer zur ersten Dimension senkrechten zweiten Dimension eine zweite Abmessung aufweist, und mit einem Manipulator zur Beeinflussung einer Wellenfront der elektromagnetischen Strahlung, wobei der Manipulator zumindest ein optisches Manipulatorelement mit einer ersten optischen Fläche aufweist, die nahe einer Feldebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist.
Eine derartige Projektionsbelichtungsanlage ist aus dem Dokument DE 10 2013 204 391 B3 bekannt.
Eine Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art wird zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet. Dabei werden sogenannte Retikel eingesetzt, die ein Muster einer abzubildenden Struktur tragen, zum Beispiel ein Linienmuster einer Schicht eines Halbleiterbauelementes. Das in der Objektebene angeordnete Muster wird mittels des Beleuchtungssystems beleuchtet und mittels des Projektionsobjektives in die Bildebene abgebildet, in der ein Substrat (Wafer) angeordnet ist, das mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (bspw. Fotolack) beschichtet ist. Die Beleuchtung und Abbildung des Musters erfolgt heutzutage üblicherweise in einem Scan-Verfahren (Abtastverfahren). Dazu erzeugt das Beleuchtungssystem ein reduziertes Beleuchtungsfeld in der Objektebene, wobei dies beispielsweise dadurch realisiert ist, dass das Muster durch einen Beleuchtungsschlitz (Scannerschlitz) beleuchtet wird. Das Beleuchtungsfeld weist dabei in einer ersten Dimension, die gleich der Scanrichtung ist, beispielsweise eine um einen Faktor von zumindest 1,5, üblicherweise von 2 bis 10, kleinere Abmessung auf als in einer zu dieser Dimension senkrechten Dimension. Das Beleuchtungsfeld kann dabei beispielsweise rechteckig oder ringsegmentförmig sein, und das Beleuchtungsfeld kann auf der optischen Achse oder außerhalb der optischen Achse liegen.
Die Herstellung von integrierten Schaltkreisen erfolgt durch eine Abfolge von fotolithographischen Strukturierungsschritten, das heißt Belichtungen sowie nachfolgenden Prozessschritten, wie Ätzen und Dotierung des Substrats. Die einzelnen Belichtungen werden üblicherweise mit unterschiedlichen Mustern durchgeführt. Damit der fertige Schaltkreis die gewünschte Funktion zeigt, ist es notwendig, dass die einzelnen fotolithographischen Belichtungsschritte möglichst gut aufeinander abgestimmt sind, so dass gefertigten Strukturen, zum Beispiel Kontakte, Leitungen und die Bestandteile von Dioden, Transistoren und anderen elektrisch funktionellen Einheiten, möglichst nahe an das Ideal der geplanten Schaltkreise-Layouts herankommen.
Fertigungsfehler können unter anderem dann entstehen, wenn die in aufeinanderfolgenden Belichtungsschritten erzeugten Strukturen nicht ausreichend genau zueinander positioniert sind, wenn also die Überdeckungsgenauigkeit nicht ausreichend ist. Die Überdeckungsgenauigkeit von Strukturen aus unterschiedlichen Fertigungsschritten eines fotolithographischen Prozesses wird üblicherweise mit dem Begriff "Overlay" bezeichnet. Beispielsweise beim sogenannten Double-Patterning-Verfahren wird das Substrat zwei Mal hintereinander belichtet. In einem ersten Belichtungsprozess wird beispielsweise eine erste Struktur mit bestimmter Strukturbreite auf das Substrat projiziert, während für einen zweiten Belichtungsschritt ein zweites Muster verwendet wird, das eine andere Struktur aufweist. Beispielsweise können periodische Strukturen des zweiten Musters um eine halbe Periode gegenüber periodischen Strukturen des ersten Musters verschoben sein. Wichtig ist hierbei, dass die Überdeckungsgenauigkeit der aufeinanderfolgenden Belichtungen ausreichend gut ist, oder mit anderen Worten, die Overlay-Fehler einen kritischen Wert nicht übersteigen, so dass die in den beiden Belichtungsschritten erzeugten Strukturen die richtige Lage zueinander besitzen, beispielsweise bei Linienmustern die auf dem Wafer erzeugten Linien hinreichend voneinander getrennt sind. Unzureichender Overlay kann die Ausbeute an Gutteilen bei der lithographischen Fertigung erheblich reduzieren.
Zur Reduzierung von Overlay-Fehlern wird in dem oben genannten Dokument vorgeschlagen, im Projektionsobjektiv einen Manipulator vorzusehen, der zumindest ein Manipulatorelement aufweist, das in einer feldnahen Position angeordnet ist. Eine "feldnahe" Position eines optischen Elements im Projektionsobjektiv ist beispielsweise eine Position nahe zur Objektebene, nahe zur Bildebene, oder, falls das Projektionsobjektiv eine oder mehrere Zwischenbildebenen aufweist, eine Position nahe zu einer Zwischenbildebene. Das Manipulatorelement dient dabei zur Beeinflussung der Wellenfront der Projektionsstrahlung, wobei diese Änderung der Reduzierung von Overlay-Fehlern dient. Dem Manipulatorelement der bekannten Projektionsbelichtungsanlage ist eine Stelleinrichtung zugeordnet, mit der die Oberflächenform und/oder die Brechzahlverteilung einer Fläche des Manipulatorelements reversibel verändert werden kann. Durch die Veränderung der Oberflächenform und/oder der Brechzahlverteilung kann die Wellenfront der Projektionsstrahlung gezielt verändert werden.
Ein solcher Manipulator hat den Vorteil, dass die Wellenfront der Projektionsstrahlung variabel beeinflusst werden kann, indem die geeignete Oberflächenform und/oder Brechzahlverteilung des Manipulatorelements in geeigneter Weise eingestellt bzw. verändert wird. Dennoch hat dieser bekannte Ansatz den Nachteil, dass der Manipulator eine hohe Anzahl an Stelleinrichtungen bzw. Aktuatoren erfordert, die am Umfang des Manipulatorelements verteilt angeordnet sind und angesteuert werden müssen. Der bekannte Manipulator ist somit komplex und kostenintensiv. Außerdem kann die zeitliche Stabilität der eingestellten Deformationsprofile nicht gewährleistet werden.
Overlay-Fehler geringerer Ordnung, d.h. solche mit einfachem Feldverlauf, können derzeit mit Standardmanipulatoren bereits gut korrigiert werden, beispielsweise durch Verfahren eines oder mehrere optischer Elemente quer zur Lichtausbreitungsrichtung oder in Lichtausbreitungsrichtung oder durch Verkippung eines oder mehrerer optischer Elemente. Mit dem Manipulator der oben genannten bekannten Projektionsbelichtungsanlage lassen sich zwar auch Overlay-Fehler höherer Ordnungen, also solche mit kompliziertem Feldverlauf, korrigieren, dies jedoch mit den vorstehend genannten Nachteilen der hohen Komplexität und Kosten. Somit besteht ein Bedarf an einem Ansatz, mit dem Overlay-Fehler höherer Ordnungen ohne die vorstehenden Nachteile korrigiert werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass Overlay-Fehler auch höherer Ordnungen mit geringem konstruktivem Aufwand und geringem Kostenaufwand zuverlässig reduziert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Projektionsbelichtungsanlage dadurch gelöst, dass die erste optische Fläche des Manipulatorelements zumindest einen Abschnitt aufweist, der ein Korrekturprofil in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweist, das in Richtung der ersten Dimension bei gleichbleibender Profilform eine veränderliche mittlere Profilamplitude aufweist, und/oder dass die erste optische Fläche in Richtung der ersten Dimension einen ersten und zumindest einen zweiten Abschnitt aufweist, die jeweils ein Korrekturprofil in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweisen, wobei sich das Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts von dem Korrekturprofil des ersten Abschnitts hinsichtlich Profilform und/oder der mittleren Profilamplitude unterscheidet.
Der erfindungsgemäße Ansatz zur Reduzierung von Overlay-Fehlern beruht nicht wie bei der bekannten Projektionsbelichtungsanlage auf einem aktiv verformbaren Manipulatorelement, sondern verwendet ein Manipulatorelement, das auf derselben optischen Fläche ein oder mehrere statische Korrekturprofile in Form von Asphärisierungen zur Beeinflussung der Wellenfront aufweist. Die Asphärisierungen sind insbesondere an Overlay-Fehler höherer Ordnungen anpassbar. Der erfindungsgemäße Ansatz bietet für die Korrektur von Overlay-Fehlern aber auch eine Variabilität bzw. Flexibilität.
Im Fall, dass die erste optische Fläche des Manipulatorelements zumindest einen Abschnitt aufweist, der ein Korrekturprofil in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweist, das in Richtung der ersten Dimension (y) bei gleichbleibender Profilform eine veränderliche mittlere Profilamplitude aufweist, kann ein Overlay-Fehler einer bestimmten Ordnung durch entsprechende Positionierung des Manipulatorelements im Beleuchtungsfeld mit dem erforderlichen Korrekturmaß, d.h. der erforderlichen Stärke, korrigert werden.
Im Fall, dass die erste optische Fläche in Richtung der ersten Dimension einen ersten und zumindest einen zweiten Abschnitt aufweist, die jeweils ein Korrekturprofil in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweisen, lassen sich auch Overlay-Fehler verschiedener Ordnungen mit demselben Manipulatorelement korrigieren, wenn sich das Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts von dem Korrekturprofil des ersten Abschnitts zumindest hinsichtlich der Profilform unterscheidet. Das für die Korrektur eines bestimmten Overlay-Fehler-Feldverlaufs erforderliche Korrekturprofil wird dann im Beleuchtungsfeld positioniert. Die Korrekturprofile der mehreren Abschnitte können sich jedoch auch nur in der mittleren Profilamplitude bei gleicher Profilform oder sowohl hinsichtlich Profilform und mittlerer Profilamplitude unterscheiden.
Die Profilform der Korrekturprofile ist dabei durch die Oberflächenform, beispielsweise Welligkeit der ersten optischen Fläche in Richtung der zweiten Dimension gegeben, und die mittlere Profilamplitude ist durch den gemittelten Abstand in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung zwischen Wellenbergen und Wellentälern (Peak-to-Valley) gegeben.
Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage verwendet somit einen Manipulator, der gegenüber dem bekannten Manipulator weniger komplex ist, weil keine Aktuatoren zur Verformung des Manipulatorelements erforderlich sind, und ist somit auch wesentlich kostengünstiger. Auch die Probleme der zeitlichen Stabilität durch Verformung eingestellter Deformationsprofile treten bei der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage nicht auf.
Die Korrekturprofile der ersten optischen Fläche des Manipulatorelements weisen vorzugsweise Asphärisierungen mit einer mittleren Profilamplitude von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, weiter vorzugsweise weniger als 10 nm auf. Für die Korrektur von Overlay-Fehlern werden hier somit Nanoasphärisierungen verwendet.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, den ersten Abschnitt und den zumindest einen zweiten Abschnitt jeweils vollständig voneinander separiert in den Projektionsstrahlengang einzubringen, oder auch mit einem Überlapp, wie bei weiteren Ausgestaltungen, die später noch beschrieben werden, vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Manipulatorelement in Richtung der ersten Dimension kontinuierlich verfahrbar, was insbesondere bei einem Korrekturprofil mit in Richtung der ersten Dimension veränderlicher Profilamplitude vorteilhaft ist. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn, wie in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, dass die mittlere Profilamplitude des zumindest einen Abschnitts in Richtung der ersten Dimension kontinuierlich zunimmt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung füllt das Korrekturprofil des zumindest einen Abschnitts und/oder das Korrekturprofil des ersten Abschnitts und/oder das Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts in der ersten Dimension nur einen Bruchteil der ersten Abmessung aus, wobei der Bruchteil ≤ 2/3, vorzugsweise ≤ 1/2, weiter vorzugsweise ≤ 1/3 beträgt.
Bei dieser Ausgestaltung wird der Umstand ausgenutzt, dass die Intensitätsverteilung des Beleuchtungsfeldes in Richtung der ersten Dimension in etwa gaußförmig ist. Mit anderen Worten fällt die Intensität der Projektionsstrahlung zu den beiden Rändern des Beleuchtungsfeldes in Richtung der ersten Dimension hin stark ab, so dass die Ränder des Beleuchtungsfeldes kaum zum scangemittelten Profil beitragen. Daher genügt zur Korrektur von Overlay-Fehlern ein effektives Korrekturprofil, das das Beleuchtungsfeld in der ersten Dimension nur zu einem Bruchteil der Abmessung des Beleuchtungsfeldes in der ersten Dimension ausfüllt. Der hierdurch erzielte Vorteil besteht darin, dass die erste optische Fläche des Manipulatorelements mit einer Mehrzahl an Abschnitten mit jeweiligen Korrekturprofilen ausgebildet werden kann, ohne dass hierzu das Manipulatorelement in Richtung der ersten Dimension groß baut. Mit anderen Worten können mehr Korrekturprofile auf geringem Raum an der ersten optischen Fläche des Manipulatorelements untergebracht werden.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist das Korrekturprofil des ersten Abschnitts von dem Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts durch einen optisch neutralen Bereich getrennt.
Diese Maßnahme bietet sich an, wenn an der ersten optischen Fläche des Manipulatorelements Korrekturprofile vorhanden sind, die sich insbesondere hinsichtlich ihrer Profilform unterscheiden. Diese Maßnahme ist daher geeignet, wenn Overlay-Fehler in verschiedenen Ordnungen korrigiert werden sollen.
Ebenso bevorzugt ist es jedoch, wenn sich das Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts unmittelbar an das Korrekturprofil des ersten Abschnitts anschließt.
Diese Maßnahme ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mittels des Manipulators ein Overlay-Fehler gleicher Ordnung mit unterschiedlichen Stärken bzw. Amplituden korrigiert werden soll.
Im Zusammenhang mit den beiden zuvor genannten Ausgestaltungen kann es zweckdienlich sein, wenn das Korrekturprofil des zumindest einen zweiten Abschnitts die gleiche Profilform aufweist wie das Korrekturprofil des ersten Abschnitts, wobei die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils des zumindest einen zweiten Abschnitts größer ist als die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils des ersten Abschnitts.
Sollte sich die Profilamplitude des Korrekturprofils des ersten Abschnittes nicht als ausreichend erweisen, um einen Overlay-Fehler hinreichend zu korrigieren, kann dann das Korrekturprofil des zweiten Abschnittes teilweise oder ganz in den Strahlengang der Projektionsstrahlung eingebracht werden, um dann eine stärkere Beeinflussung der Wellenfront zu erreichen.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die mittlere Profilamplitude der Korrekturprofile des ersten und zumindest einen zweiten Abschnitts entlang des ersten Abschnitts und entlang des zumindest einen zweiten Abschnitts kontinuierlich zunimmt.
Diese Maßnahme ermöglicht es vorteilhafterweise, bei gleicher Ordnung des Feldverlaufs des Overlay-Fehlers das Maß bzw. die Stärke der Korrektur des Overlay-Fehlers über einen großen Bereich kontinuierlich einzustellen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die erste optische Fläche des Manipulatorelements einen optisch neutralen Abschnitt oder Bereich aufweist, von dem aus das Korrekturprofil des zumindest einen oder des ersten Abschnittes ausgehend kontinuierlich ansteigt.
Wie bereits oben erwähnt, kann das Korrekturprofil des ersten Abschnittes auch eine Profilform aufweisen, die von der Profilform des Korrekturprofils des zumindest einen zweiten Abschnitts verschieden ist.
Durch unterschiedliche Profilformen der zumindest zwei Abschnitte der ersten optischen Fläche des Manipulatorelements können somit Feldverläufe eines Overlay-Fehlers verschiedener Ordnungen eingestellt werden.
Vorzugsweise weist die erste optische Fläche des zumindest einen Manipulatorelements in Richtung der ersten Dimension mehr als zwei Abschnitte auf, die jeweils eine Korrekturasphäre aufweisen.
Beispielsweise kann die erste optische Fläche des zumindest einen Manipulatorelements drei, vier, fünf oder noch mehr Abschnitte mit jeweiligen Korrekturprofilen aufweisen, wodurch die Variabilität bzw. Flexibilität des Manipulators weiter erhöht wird. Dabei können sich die Korrekturprofile von Abschnitt zu Abschnitt nur durch die Profilform, nur durch die mittlere Profilamplitude oder sowohl durch die Profilform als auch durch die mittlere Profilamplitude unterscheiden.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Manipulatorelement in Richtung der ersten Dimension mittels eines Stellantriebes, insbesondere kontinuierlich, verfahrbar.
Ein solcher Stellantrieb, der beispielsweise als Linearantrieb ausgeführt ist, ist weniger komplex als ein Aktuator zum Verformen eines optischen Elements und somit auch kostengünstiger. Wenn der Stellantrieb dazu ausgelegt ist, das zumindest eine Manipulatorelement in Richtung der ersten Dimension kontinuierlich zu verfahren, ist dies insbesondere mit den oben genannten Ausgestaltungen vorteilhaft, bei denen sich das Korrekturprofil des zumindest einen Abschnitts oder die Korrekturprofile der einzelnen Abschnitte der ersten optischen Fläche des zumindest einen Manipulatorelements unmittelbar aneinander anschließen und beispielsweise eine gleiche Profilform des Korrekturprofils mit ansteigenden mittleren Profilamplituden besitzen. Hierdurch kann die gewünschte optische Wirkung zur Korrektur eines Overlay-Fehlers sehr fein eingestellt werden.
Das Manipulatorelement kann zusätzlich auch in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung verfahrbar und/oder verkippbar sein.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen kann das zumindest eine Manipulatorelement eine Platte sein, wobei dann die Korrekturprofile in Form von Asphärisierungen in die erste optische Fläche der Planplatte eingearbeitet sind, beispielsweise mittels Ionenstrahl-Formens.
Das zumindest eine Manipulatorelement kann jedoch auch vorteilhafterweise eine Folie sein, bzw. ein Pellikel, auf die die Korrekturprofile beispielsweise aufgedruckt sind.
Da die mittleren Profilamplituden im Bereich von weniger als 100 nm liegen, lassen sich die Korrekturprofile auf eine Folie in sehr kurzer Zeit mittels 3D-Druck aufbringen. Der Vorteil der Verwendung einer Folie besteht in den sehr geringen Kosten sowie darin, dass die Folie aufgrund ihrer Flexibilität von einer Vorratsrolle abgewickelt werden kann, wodurch der Platzbedarf des Manipulatorelements weiter verringert ist. Die Folie kann insgesamt eine sehr große Länge aufweisen, auf die eine Vielzahl von Korrekturprofilen aufgebracht werden kann, ohne dass hierdurch ein erhöhter Platzbedarf entsteht.
Vorzugsweise ist in einer weiteren Ausgestaltung ein Bandlaufwerk zum Verfahren der Folie vorhanden. Die Folie kann somit auf einer Vorratsrolle gespeichert sein und wird vom Bandlaufwerk von der Vorratsrolle sukzessive abgezogen, um das jeweilige gewünschte Korrekturprofil in den Strahlengang der Projektionsstrahlung zu bringen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn ein Drucker zum Aufbringen der Korrekturprofile auf die Platte oder die Folie vorhanden ist.
Hierdurch ist es möglich, das jeweils benötigte Korrekturprofil am Standort der Projektionsbelichtungsanlage, an dem die Projektionsbelichtungsanlage zur Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet wird, unmittelbar auf die erste optische Fläche des Manipulatorelements aufzubringen, wodurch die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage auch hinsichtlich des Zeitaufwandes zur Herstellung der Korrekturprofile der bekannten Projektionsbelichtungsanlage nicht nachsteht.
Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausgestaltungen ist es weiterhin bevorzugt, wenn ein Generator zum Berechnen der Korrekturprofile in Abhängigkeit einer Messung oder Vorhersage einer Ist-Wellenfront und in Abhängigkeit einer Soll-Wellenfront vorhanden ist.
Der Generator berechnet anhand der gemessenen oder vorhergesagten Ist-Wellenfront in der Bildebene und in Abhängigkeit einer Soll-Wellenfront das oder die entsprechenden Korrekturprofile, wobei der Generator vorzugsweise mit dem vorstehend genannten Drucker verbunden sein kann, der dann von dem Generator Steuersignale empfängt, die der Drucker dann verwendet, um das berechnete Korrekturprofil auf die erste optische Fläche des Manipulatorelements zu drucken.
Es versteht sich, dass der Manipulator der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage nicht nur ein Manipulatorelement aufweisen kann, sondern auch mehrere, die in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung unmittelbar hintereinander oder an verschiedenen feldnahen Positionen angeordnet sein können. Hierdurch kann die Anzahl an Korrekturprofilen zur Korrektur von Overlay-Fehlern weiter erhöht werden, wobei die mehreren Manipulatorelement gleichzeitig oder einzeln in den Strahlengang der Projektionsstrahlung einbringbar sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, Overlay-Fehler bei verschiedenen Beleuchtungssettings zu korrigieren.
Mittels des Manipulators der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage können insbesondere korrigiert werden: systematische Overlay-Fehler (Matching); Abweichungen von systematischen Overlay-Fehllern (Reduzierung von Fehlern zwischen verschiedenen Projektionsbelichtungsanlagen); Fehler durch Linsenerwärmung; Fehler durch Erwärmen des Retikels.
Das Manipulatorelement kann auch unmittelbar an dem Retikel aneordnet oder mit diesem sogar fest verbunden sein.
Des Weiteren versteht es sich, dass die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für Arbeitswellenlängen im sichtbaren Ultraviolettbereich (VUV), im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) und auch im extremen Ultraviolettbereich (EUV) einsetzbar ist. Das Manipulatorelement kann des Weiteren als transmissives Element, aber auch als reflektives Element ausgestaltet sein, wobei letzteres insbesondere für EUV-Anwendungen vorteilhaft sein kann.
Weiter Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
2 eine Draufsicht in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung auf einen Beleuchtungsschlitz bzw. Beleuchtungsfeldes des Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage in 1;
3 ein Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements eines Manipulators zur Verwendung in der Projektionsbelichtungsanlage in 1 in einer Draufsicht in Richtung der Lichtausbreitung der Projektionsstrahlung;
4 eine Seitenansicht des Manipulatorelements in 3;
5 ein Diagramm, das die Zunahme der mittleren Profilamplitude der Korrekturprofile des Manipulatorelements in 3 in Richtung der ersten Dimension y veranschaulicht;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements zur Verwendung in der Projektionsbelichtungsanlage in 1 in einer Draufsicht in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements zur Verwendung in der Projektionsbelichtungsanlage in 1 in einer Seitenansicht senkrecht zur Ausbreitung der Projektionsstrahlung;
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements zur Verwendung in der Projektionsbelichtungsanlage in 1 in einer Seitenansicht senkrecht zur Ausbreitung der Projektionsstrahlung;
9 ein Blockschaltbild mit weiteren Komponenten in Verbindung mit dem Manipulatorelement in 8; und
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Manipulators zur Verwendung in der Projektionsbelichtungsanlage in 1.
1 zeigt beispielhaft eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 wird zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen verwendet. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist eine Lichtquelle 12 auf, die insbesondere ein Laser ist, und die elektromagnetische Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge λ < 260 nm erzeugt. Die Arbeitswellenlänge λ beträgt beispielsweise 248 nm, 193 nm oder 157 nm. Arbeitswellenlängen λ von weniger als 100 nm sind ebenso möglich.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist weiterhin ein Beleuchtungssystem 14 auf, das die von der Lichtquelle 12 erzeugte elektromagnetische Strahlung empfängt und austrittsseitig in einer Ebene 16, die nachfolgend auch als Objektebene bezeichnet wird, ein scharf begrenztes und homogen ausgeleuchtetes Beleuchtungsfeld erzeugt.
Weiter in Richtung der Ausbreitung der elektromagnetischen Strahlung, die nachfolgend auch als Projektionsstrahlung bezeichnet wird, weist die Projektionsbelichtungsanlage 10 ein Projektionsobjektiv 18 auf. Das Projektionsobjektiv 18 weist eine optische Anordnung 20 auf, die eine Mehrzahl an optischen Elementen 22, 24 aufweist. In der schematischen Darstellung in 1 sind nur zwei solcher optischer Elemente symbolisch gezeigt, wobei es sich versteht, dass in der Praxis die Anzahl an optischen Elementen deutlich höher ist.
Die Ebene 16, in der das Beleuchtungssystem 14 das oben genannte Beleuchtungsfeld erzeugt, ist gleichzeitig die Objektebene des Projektionsobjektivs 18. In der Objektebene 16 ist ein Retikel 26 angeordnet, das ein Muster trägt, das von dem Beleuchtungssystem 14 beleuchtet wird. Das Retikel 26 ist mit einer Halte- und Verfahreinrichtung 28 verbunden, mittels der das Retikel 26 in Richtung einer ersten Dimension (y-Achse, siehe Koordinatensystem in 1) gemäß einem Doppelpfeil 30 senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung 32 der Projektionsstrahlung, die parallel zur z-Achse verläuft, verfahrbar ist. Beim Verfahren des Retikels 26 tastet das von dem Beleuchtungssystem 14 erzeugte Beleuchtungsfeld das Muster des Retikels 26 ab.
Mittels des Projektionsobjektivs 18 wird das Muster des Retikels 26, beispielsweise im Maßstab 1:4 verkleinert, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht belegtes Substrat 34 abgebildet, das in einer Bildebene 36 angeordnet ist. Das Substrat 34 ist auf einem Substrattisch 38 angeordnet, der mittels einer Halte- und Verfahreinrichtung 40 in Richtung der y-Achse, d.h. senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 32 der Projektionsstrahlung gemäß einem Doppelpfeil 42 verfahrbar ist.
Im sogenannten Abtast- bzw. Scanbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 werden das Retikel 26 und der Substrattisch 38 in Richtung der y-Achse gegenläufig verfahren.
In 2 ist beispielhaft ein von dem Beleuchtungssystem 14 in der Objektebene 16 erzeugtes Beleuchtungsfeld 44 gezeigt. Das Beleuchtungsfeld 44 weist in einer ersten Dimension y, und zwar in Richtung der y-Achse, die gemäß 1 der Verfahr- bzw. Scanrichtung des Retikels 26 entspricht, eine erste Abmessung D₁, und in einer zur ersten Dimension y senkrechten zweiten Dimension x, die hier der x-Achse entspricht und wie die erste Dimension senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 32 der Projektionsstrahlung verläuft, eine zweite Abmessung D₂ auf. Dabei ist die erste Abmessung D₁ um einen Faktor von zumindest 1,5 kleiner als die zweite Abmessung D₂, wobei die erste Abmessung D₁ um einen Faktor zwischen 2 und 10, insbesondere zwischen 3 und 6 kleiner sein kann als die zweite Abmessung D₂.
Das Beleuchtungsfeld 44 wird durch einen Beleuchtungs- bzw. Scannerschlitz des Beleuchtungssystems 14 erzeugt, als dessen Ränder die Ränder 46, 48, 50 und 52 in 2 gezeigt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Beleuchtungsfeld 44 rechteckig und außeraxial zur optischen Achse, die hier mit der Ausbreitungsrichtung 32 der Projektionsstrahlung zusammenfällt. Es ist jedoch ebenso möglich, dass das Beleuchtungsfeld 44 eine andere Form als eine rechteckige Form aufweisen kann, insbesondere kann das Beleuchtungsfeld 44 ringsegmentförmig sein, und das Beleuchtungsfeld 44 kann auch auf der optischen Achse, insbesondere symmetrisch zur optischen Achse liegen.
In 2 ist des Weiteren eine Intensitätsverteilung 54 der Projektionsstrahlung im Beleuchtungsfeld 44 in Richtung der ersten Dimension y gezeigt. Die Intensitätsverteilung 54 ist dabei in etwa Gauss-förmig, d.h. die Intensität der Projektionsstrahlung fällt zu den Rändern 48 und 50 in Richtung der ersten Dimension y stark ab und ist nur in einem mittleren Bereich 56 hoch.
Wieder mit Bezug auf 1 weist die Projektionsbelichtungsanlage 10 des Weiteren einen Manipulator 60 zur Beeinflussung der Wellenfront der vom Retikel 26 kommenden Projektionsstrahlung auf. Der Manipulator 60 ist in 1 als zum Projektionsobjektiv 18 gehörig gezeigt, jedoch kann der Manipulator 60 auch als vom Projektionsobjektiv 18 separate Einheit ausgebildet sein.
Der Manipulator 60 weist zumindest ein Manipulatorelement 62 auf, das eine erste optische Fläche 64 aufweist, die feldnah angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste optische Fläche 64 feldnah zur Objektebene 16 angeordnet. Unter "feldnah" ist auch eine Position zu verstehen, in der die optische Fläche 64 in einer Feldebene liegt, beispielsweise in der Objektebene 16 unmittelbar unter dem Retikel 26. Das Manipulatorelement 62 kann dabei fest mit dem Retikel 26 verbunden sein. Das Manipulatorelement 62 mit der ersten optischen Fläche 64 kann auch feldnah zur Bildebene 36 angeordnet sein, oder im Fall, dass die optische Anordnung 20 des Projektionsobjektivs 18 ein oder mehrere Zwischenbilder zwischen der Objektebene 16 und der Bildebene 36 erzeugt, auch in der Nähe eines dieser Zwischenbilder.
Der Manipulator 60 dient zur Beeinflussung der Wellenfront der Projektionsstrahlung derart, dass Overlay-Fehler bei der Abbildung des Musters des Retikels 26 auf das Substrat 34 zumindest reduziert werden.
"Overlay" bezeichnet die Überdeckungsgenauigkeit von in aufeinanderfolgenden Belichtungsschritten abgebildeten feinen Strukturen von Mustern verschiedener Retikel. Zu solchen Lithographieprozessen gehören beispielsweise die Doppel- und Mehrfachstrukturierung. Diese Prozesse führen nur dann zu brauchbaren Ergebnissen, wenn die abgebildeten Strukturen der aufeinanderfolgenden Schritte hochgenau zueinander ausgerichtet sind, beispielsweise um eine halbe Periode versetzt sind, beispielsweise wenn die abgebildeten Strukturen Linien sind. Overlay-Fehler liegen dann vor, wenn die abgebildeten Strukturen der aufeinanderfolgenden Belichtungsschritte nicht mit hinreichender Genauigkeit zueinander ausgerichtet sind, sich beispielsweise solche Strukturen in unerwünschter Weise überlappen bzw. nicht hinreichend voneinander getrennt sind.
Der Manipulator 60 dient nun dazu, solche Overlay-Fehler zumindest zu reduzieren.
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements 70 zur Verwendung als das Manipulatorelement 62 in dem Manipulator 60 der Projektionsbelichtungsanlage 10 gezeigt, und zwar in Draufsicht in der xy-Ebene auf eine erste optische Fläche 72 des Manipulatorelements 70, die der ersten optischen Fläche 64 des Manipulatorelements 62 in 1 entspricht.
Die optische Manipulatorfläche 72 weist in Richtung der ersten Dimension y mehrere Abschnitte 74, 76, 78 und 80 auf. Die Abschnitte 74, 76 und 78 weisen jeweils ein Korrekturprofil 74a, 76a und 78a auf, die in 3 durch "+" und "–" symbolisiert sind. "+" bezeichnet beispielsweise erhabene Bereiche, "–" vertiefte Bereiche. Die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a können beispielsweise wellig mit Wellenbergen und Wellentälern sein, wie in 4 für das Korrekturprofil 74a gezeigt ist. Es versteht sich, dass auch andere Profilformen möglich sind, was von der gewünschten Korrekturwirkung zur Reduzierung von Overlay-Fehlern abhängt. Die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a können anders als in 4 gezeigt auch unregelmäßig statt periodisch sein und auch andere Profilformen als wellige Profilformen aufweisen.
Die Korrekturprofile 74a, 76a und/oder 78 a sind insbesondere dazu ausgelegt, Overlay-Fehler in höheren Ordnungen zu korrigieren.
Die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a unterscheiden sich in dem Ausführungsbeispiel in 3 untereinander durch ihre mittlere Profilamplitude. Unter "mittlerer Profilamplitude" ist hier der über das jeweilige Korrekturprofil 74a, 76a bzw. 78a gemittelte Abstand zwischen in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Projektionsstrahlung (z-Richtung) vorhandenen Erhebungen und Vertiefungen (Peak-to-Valley) zu verstehen.
Die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils 76a ist dabei größer als die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils 74a, und die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils 78a ist größer als die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils 76a. In 3 ist dies durch eine zunehmende Größe der "+"- und "–"-Symbole veranschaulicht.
Der Abschnitt 80 der ersten optischen Fläche 72 des Manipulatorelements 70 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel optisch neutral, das heißt plan bzw. ohne Korrekturprofil.
Die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a sind in Form von Asphärisierungen ausgebildet, deren mittlere Profilamplituden weniger als 100 nm betragen, wobei die mittleren Profilamplituden auch im Bereich von 10 nm und darunter liegen können.
In 3 ist die Intensitätsverteilung 54 (siehe auch 2) in Richtung der ersten Dimension y und die Abmessung D₁ des Beleuchtungsfeldes in der Objektebene 16 in Richtung der ersten Dimension y eingezeichnet. Die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a füllen jeweils für sich nur einen Bruchteil der ersten Abmessung D₁ des Beleuchtungsfeldes (Beleuchtungsfeld 44 in 4) aus, und zwar vor dem Hintergrund, dass die Intensitätsverteilung 54 im Beleuchtungsfeld nur im mittleren Bereich 56 (2) zur scangemittelten Abbildung beiträgt. Der Bruchteil, den die Korrekturprofile 74a, 76a bzw. 78a in Richtung der ersten Dimension y von der ersten Abmessung D₁ ausfüllen, ist ≤ 2/3, kann auch ≤ 1/2 und sogar ≤ 1/3 sein. Hierdurch ist es möglich, die erste optische Fläche 72 des Manipulatorelements 70 mit einer Vielzahl von Abschnitten mit jeweiligen Korrekturprofilen zu versehen, ohne dass hierzu ein erhöhter Platzbedarf in Richtung der ersten Dimension y erforderlich ist.
Das Manipulatorelement 70 gemäß 3 ist als Platte 82 ausgebildet, deren zweite optische Fläche 84 plan ist. Die Platte 82 ist starr oder quasi starr.
Die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a der ersten optischen Fläche 72 des Manipulatorelements 70 schließen sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar aneinander an, insbesondere gegen sie kontinuierlich ineinander über.
Während die Profilform der Korrekturprofile 74a, 76a und 78a untereinander gleich sind, unterscheiden sich die mittleren Profilamplituden der Korrekturprofile 74a, 76a und 78a voneinander. Insbesondere steigen die mittleren Profilamplituden vom Korrekturprofil 74a zum Korrekturprofil 76a und weiter zum Korrekturprofil 78a an.
Die mittlere Profilamplitude des jeweiligen Korrekturprofils kann auch innerhalb desselben Abschnitts der ersten optischen Fläche 72 ansteigen. In 5 ist beispielhaft der Anstieg der mittleren Profilamplitude P_z, ausgehend vom optisch neutralen Abschnitt 80 bis zu dem Abschnitt 78 in Richtung der ersten Dimension y gezeigt. Der Anstieg der mittleren Profilamplitude P_z ist hier als linearer Anstieg beispielhaft dargestellt. Es kommen jedoch auch andere Verläufe der mittleren Profilamplitude P_z infrage, beispielsweise progressive oder degressive Anstiege. Abweichend von einem von Abschnitt zu Abschnitt kontinuierlichen Anstieg kann die mittlere Profilamplitude innerhalb desselben Abschnitts auch konstant sein und zum nächsten sich anschließenden Abschnitt einen Sprung aufweisen.
In einer Abwandlung des Manipulatorelements 70 kann die erste optische Fläche 72 auch nur den Abschnitt 74 und gegebenenfalls den Abschnitt 80 aufweisen, wobei die mittlere Profilamplitude innerhalb des Abschnitts 74 wie oben beschrieben kontinuierlich zunimmt.
Wieder mit Bezug auf 1 weist der Manipulator 60 einen Stellantrieb 86 zum Verfahren des Manipulatorelements 62 in Richtung der ersten Dimension y, das heißt in Richtung parallel zur Verfahrrichtung des Retikels 26 auf. Wird das Manipulatorelement 70 gemäß 3 als das Manipulatorelement 62 verwendet, kann nun ein Feldverlauf eines Overlay-Fehlers, insbesondere ein Feldverlauf höherer Ordnung oder anders ausgedrückt ein höher frequenter Feldverlauf eines Overlay-Fehlers korrigiert werden. Die Stärke der Korrektur kann dabei durch Verfahren des Manipulatorelements 70 in Richtung der ersten Dimension y eingestellt werden, hier insbesondere kontinuierlich eingestellt werden, wobei die Stärke der Korrektur ausgehend von dem Abschnitt 80 bis zur dem Abschnitt 78 der ersten optischen Fläche 72 des Manipulatorelements 70 zunimmt.
Mittels des Stellantriebes 86 ist das Manipulatorelement 70 dabei insbesondere kontinuierlich in Richtung der ersten Dimension y verfahrbar, so dass die Korrekturprofile 74a, 76a und 78a nicht nur jeweils für sich, sondern auch mit einem Überlapp zum jeweils anschließenden Abschnitt in das Beleuchtungsfeld (Beleuchtungsfeld 44 in 2) eingebracht werden können.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements 90 gezeigt, das als das Manipulatorelement 62 in dem Manipulator 60 der Projektionsbelichtungsanlage 10 in 1 verwendet werden kann.
Bei dem Manipulatorelement 90 sind hier beispielhaft fünf Abschnitte 96, 98, 100, 102 und 104 auf der ersten optischen Fläche 92 vorhanden, die jeweils ein Korrekturprofil 96a, 98a, 100a, 102a und 104a tragen, wobei sich in diesem Ausführungsbeispiel die Korrekturprofile 96a bis 104a hinsichtlich ihrer Profilform unterscheiden, was durch unterschiedliche Abfolgen von "+" und "–" symbolisiert ist. Die mittlere Profilamplitude der Korrekturprofile 96a bis 104a kann gleich sein, sich aber auch untereinander unterscheiden.
Unterschiedliche Profilformen der Korrekturprofile 96a bis 104a können auch dadurch realisiert sein, dass die Grundprofilform der Korrekturprofile 96a bis 104a jeweils gleich ist, die Profilformen der Korrekturprofile 96a bis 104a in Richtung der zweiten Dimension x gegeneinander versetzt, beispielsweise phasenverschoben sind.
Die einzelnen Korrekturprofile 96a bis 104a sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils voneinander getrennt, und zwar durch einen jeweiligen optisch neutralen Bereich 96b, 98b, 100b und 102b, wobei die Korrekturprofile 96a bis 104a auch unmittelbar aneinander grenzen, insbesondere kontinuierlich ineinander übergehen können.
Wenn das Manipulatorelement 90 als das Manipulatorelement 62 in dem Manipulator 60 der Projektionsbelichtungsanlage 10 in 1 verwendet wird, kann mittels des Stellantriebes 86 das jeweilige Korrekturprofil 96a, 98a, 100a, 102a oder 104a in das Beleuchtungsfeld (Beleuchtungsfeld 44 in 2) in den Projektionsstrahlengang eingebracht werden.
Im Übrigen kann die obige Beschreibung des Manipulatorelements 70 auch für das Manipulatorelement 90 gelten.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Manipulatorelements 110 gezeigt, das als das Manipulatorelement 62 des Manipulators 60 der Projektionsbelichtungsanlage 10 in 1 verwendet werden kann.
Das Manipulatorelement 110 ist hier als Folie 112 mit einer ersten optischen Fläche 114 ausgebildet. Die erste optische Fläche 114 des Manipulatorelements 110 weist mehrere Abschnitte 116, 118, 120, 122 usw. auf, die jeweils ein Korrekturprofil 116a, 118a, 120a, 122a usw. aufweisen. Die Korrekturprofile 116a, 118a, 120a, 122a können wie diejenigen der Manipulatorelemente 90 und 70 sein. Die Korrekturprofile 116a, 118a, usw. sind in 7 in der Seitenansicht durch Linien angedeutet.
Die Folie 112 ist derart flexibel, dass sie auf einem Folienspeicher, beispielsweise in Form einer Rolle oder Walze, aufgewickelt werden kann. Ein Bandlaufwerk 126, das beispielsweise eine angetriebene Rolle 128 aufweist, dient zum Verfahren der Folie 112 in Richtung der ersten Dimension y gemäß einem Doppelpfeil 130 in 7. Das Bandlaufwerk 126 stellt eine mögliche Ausführungsform des Stellantriebs 86 des Manipulators 60 in 1 dar.
Durch Drehen der angetriebenen Rolle 128 in Richtung eines Pfeils 132 wird die Folie 112 von dem Folienspeicher 124 gemäß einem Pfeil 124 abgewickelt, wobei das jeweilige, für die Korrektur eines Overlay-Fehlers erforderliche Korrekturprofil 116a, 118a, 120a, 122a, usw. in das Beleuchtungsfeld (Beleuchtungsfeld 44 in 2) verfahren wird. Auch hier gilt wiederum, dass sich die Korrekturprofile 116a, 118a, usw. unmittelbar aneinander anschließen können oder wie dargestellt voneinander separiert sein können, und dass sich die Korrekturprofile 116a, 118a, usw. hinsichtlich ihrer Profilform und/oder hinsichtlich ihrer mittleren Profiltiefe unterscheiden.
Die Korrekturprofile 116a, 118a, usw. in Form von Asphärisierungen, insbesondere Nanoasphärisierungen, können auf die Folie 112 mittels eines Druckverfahrens aufgebracht sein.
8 zeigt ein gegenüber 7 abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Manipulatorelements 110, das mit dem Bezugszeichen 110a in 8 bezeichnet ist. Das Bandlaufwerk 126a weist hier wiederum beispielhaft ein die angetriebene Rolle 128a auf, jedoch wird auf die angetriebene Rolle 128a die Folie 112a nicht aufgewickelt, sondern die Folie 112a läuft weiter in einen Folienshredder 136, in dem die Folie zur Entsorgung zerschnitten wird.
Des Weiteren ist bei dem Ausführungsbeispiel in 8 vorgesehen, dass die Folie 112a nicht wie bei dem Ausführungsbeispiel in 7 bereits mit den Korrekturprofilen 116a, 118a, usw. vorab versehen worden ist, sondern es ist ein Drucker 138 vorhanden, mittels dem das jeweilige Korrekturprofil 116'a, 118'a, usw. an Ort und Stelle in der Projektionsbelichtungsanlage 10 vor einem Belichtungsprozess auf die Folie 112' aufgedruckt wird, wie es gerade für den anstehenden Belichtungsprozess benötigt wird, um Overlay-Fehler zu korrigieren.
Der Drucker 138 kann dabei so beschaffen sein, dass die Korrekturprofile 116'a, 118'a, usw. in der Art eines Tintenstrahl-Druckverfahrens auf die Folie 112' aufgebracht werden. Dabei kann insbesondere ein 3D-Druckverfahren eingesetzt werden.
9 zeigt ein Blockschaltbild für die Realisierung einer Steuerung eines Manipulators 60', der auf dem Prinzip des Manipulatorelements 110' in 8 beruht. Eine Messeinrichtung 140 dient zum Messen einer Ist-Wellenfront der Projektionsstrahlung nach Durchtreten des Projektionsobjektivs 18 in dessen Bildebene. Alternativ oder kumulativ kann eine Vorhersageeinrichtung 142 vorhanden sein, mit der eine Ist-Wellenfront anhand der optischen Daten des Projektionsobjektivs 18 und des eingestellten Beleuchtungssettings vorhergesagt werden kann. Ein Korrekturprofilgenerator 144 empfängt die Messsignale der Messvorrichtung 140 oder die Vorhersagesignale der Vorhersageeinrichtung 142 und berechnet in Abhängigkeit dieser Signale und in Abhängigkeit einer Soll-Wellenfront ein geeignetes Korrekturprofil. Die Daten des so berechneten Korrekturprofils werden an den Drucker 138 übermittelt, der dann das berechnete Korrekturprofil auf die Folie 112' druckt, wie mit einem Pfeil 146 veranschaulicht ist. Sobald der Korrekturprofilgenerator anhand der Messsignale der Messeinrichtung 140 oder der Vorhersagesignale der Vorhersageeinrichtung 142 ein neues Korrekturprofil berechnet, wird der Drucker 138 veranlasst, ein entsprechendes neues Korrekturprofil auf die Folie 112' aufzudrucken, das dann in das Beleuchtungsfeld in der Objektebene 16 des Projektionsobjektivs 18 verbracht wird (das Beleuchtungssystem 14 ist in 9 nicht gezeigt).
10 zeigt einen Manipulator 60'', der als der Manipulator 60 in der Projektionsbelichtungsanlage 10 in 1 eingesetzt werden kann. Der Manipulator 60'' weist zwei Manipulatorelemente 62a und 62b auf, die in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung (z-Achse) hintereinander angeordnet sind. Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Manipulatorelemente vorgesehen sein können.
Als das Manipulatorelement 62a kann beispielsweise das Manipulatorelement 70 in 3, und als das Manipulatorelement 62b kann beispielsweise das Manipulatorelement 90 in 6 verwendet werden, um nur ein Beispiel zu nennen.
Die Manipulatorelemente 62a und 62b sind in Richtung der ersten Dimension y verfahrbar, so dass das Manipulatorelement 62a und/oder das Manipulatorelement 62b in den Projektionsstrahlengang eingebracht werden kann. So kann beispielsweise bei einem ersten Beleuchtungssetting des Beleuchtungssystems 14 das Manipulatorelement 62a, und bei einem zweiten Beleuchtungssetting das Manipulatorelement 62b in den Projektionsstrahlengang eingebracht werden. Die Manipulatorelemente 62a und 62b können dabei in einem Plattenwechsler, beispielsweise in der Art eines CD-Wechslers aufgenommen und bei Bedarf in den Projektionsstrahlengang eingebracht werden.
Es versteht sich auch, dass die oben beschriebenen Manipulatorelemente nicht nur in Richtung der ersten Dimension y, sondern auch in Richtung der Ausbreitung der Projektionsstrahlung lageverstellbar sein können, ebenso auch verkippt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

102013204391 B3 [0002]

Claims

Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, mit einem Projektionsobjektiv (18) zur optischen Abbildung eines in einer Objektebene (16) angeordneten Musters in eine Bildebene (36) mittels elektromagnetischer Strahlung mit einer Arbeitswellenlänge λ < 260 nm, wobei das Projektionsobjektiv (18) eine optische Anordnung (20) aufweist, die eine Mehrzahl an optischen Elementen (22, 24) aufweist, die zwischen der Objektebene (16) und der Bildebene (36) angeordnet sind, weiterhin mit einem Beleuchtungssystem (14) zur Beleuchtung des Musters in der Objektebene (16), wobei das Beleuchtungssystem (14) in der Objektebene (16) ein Beleuchtungsfeld (44) erzeugt, das in einer ersten Dimension (y) eine erste Abmessung (D₁) und in einer zur ersten Dimension (y) senkrechten zweiten Dimension (x) eine zweite Abmessung (D₂) aufweist, und mit einem Manipulator (60; 60‘; 60‘‘)zur Beeinflussung einer Wellenfront der elektromagnetischen Strahlung, wobei der Manipulator (60; 60‘; 60‘‘) zumindest ein optisches Manipulatorelement (62; 70; 90; 110; 110‘; 62a, 62b) mit einer ersten optischen Fläche (64; 72; 92; 114) aufweist, die nahe einer Feldebene des Projektionsobjektivs (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optische Fläche (64; 72; 92; 114) des Manipulatorelements (62; 70; 90; 110; 110‘; 62a, 62b) zumindest einen Abschnitt (74, 76, 78) aufweist, der ein Korrekturprofil (74a, 76a, 78a) in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweist, das in Richtung der ersten Dimension (y) bei gleichbleibender Profilform eine veränderliche mittlere Profilamplitude aufweist, und/oder dass die erste optische Fläche (64; 72; 92; 114) in Richtung der ersten Dimension (y) einen ersten (74; 96; 116) und zumindest einen zweiten Abschnitt (76, 78; 98–104; 118–122) aufweist, die jeweils ein Korrekturprofil (74a, 76a, 78a; 96a–104a; 116a–122a) in Form einer Asphärisierung zur Beeinflussung der Wellenfront aufweisen, wobei sich das Korrekturprofil (76a, 78a; 98a–104a; 118a–122a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (76, 78; 98–104; 118–122) von dem Korrekturprofil (74a; 96a; 116a) des ersten Abschnitts (74; 96; 116) hinsichtlich Profilform und/oder der mittleren Profilamplitude unterscheidet.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturprofil (74a, 76a, 78a) des zumindest einen Abschnitts (74, 76, 78) und/oder das Korrekturprofil (74a; 96a; 116a) des ersten Abschnitts (74; 96; 116) und/oder das Korrekturprofil (76a, 78a; 98a–104a; 118a–122a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (76, 78; 98–104; 118–122) in der ersten Dimension (y) nur einen Bruchteil der ersten Abmessung (D₁) ausfüllt, wobei der Bruchteil ≤ 2/3, vorzugsweise ≤ ½, weiter vorzugsweise ≤ 1/3 beträgt.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils (74a, 76a, 78a) des zumindest einen Abschnitts (74, 76, 78) in Richtung der ersten Dimension kontinuierlich zunimmt.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturprofil (96a; 116a) des ersten Abschnitts (96; 116) von dem Korrekturprofil (98a–104a; 118a–122a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (98–104; 118–122) durch einen optisch neutralen Bereich (96b–102b) getrennt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturprofil (76a, 78a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (76, 78) sich unmittelbar an das Korrekturprofil (74a, 76a) des ersten Abschnitts (74) anschließt.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturprofil (76a, 78a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (76, 78) die gleiche Profilform aufweist wie das Korrekturprofil (74a) des ersten Abschnitts (74), wobei die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils (76a, 78a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (76, 78) größer ist als die mittlere Profilamplitude des Korrekturprofils (74a) des ersten Abschnitts (74).
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Profilamplitude der Korrekturprofile (74a, 76a, 78a) des ersten und zumindest einen zweiten Abschnitts (74, 76, 78) entlang des ersten Abschnitts (74) und entlang des zumindest einen zweiten Abschnitts (76, 78) kontinuierlich zunimmt.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturprofil (96a) des ersten Abschnitts (96) eine Profilform aufweist, die von der Profilform des Korrekturprofils (98a–104a) des zumindest einen zweiten Abschnitts (98–104) verschieden ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optische Fläche (92; 114) des zumindest einen Manipulatorelements (90; 110; 110‘) in Richtung der ersten Dimension (y) mehr als zwei Abschnitte (96–104; 116–122) aufweist, die jeweils ein Korrekturprofil (96a–104a; 116a–122a) aufweisen.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Stellantrieb (86; 126; 126‘), mittels dem das zumindest eine Manipulatorelement (62; 70; 90; 110; 110‘; 62a, 62b) in Richtung der ersten Dimension (y) verfahrbar, insbesondere kontinuierlich verfahrbar ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Manipulatorelement (62; 70; 90; 62a, 62b) eine Platte ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Manipulatorelement (62; 110; 110‘) eine Folie (112; 112‘) ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Bandlaufwerk (126; 126‘) zum Verfahren der Folie (112; 112‘).
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Drucker (138) zum Aufbringen der Korrekturprofile (74a, 76a, 78a; 96a–104a; 116a–122a) auf die Platte oder Folie (112; 112‘).
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch einen Generator (144) zum Berechnen der Korrekturprofile (74a, 76a, 78a; 96a–104a; 116a–122a) in Abhängigkeit einer Messung oder Vorhersage einer Ist-Wellenfront und in Abhängigkeit einer Soll-Wellenfront.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturprofile (74a, 76a, 78a; 96a–104a; 116a–122a) eine mittlere Profiltiefe von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, weiter vorzugsweise weniger als 10 nm aufweisen.