DE102015224521B4 - Microlithographic projection system and method for operating such a system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsanlage (10), umfassend die folgenden Schritte:a) Bereitstellen einer Maske (14), die ein erstes Maskenmuster (72) und ein zweites Maskenmuster (78) enthält, wobei das erste Maskenmuster auftreffendes Projektionslicht stärker beugt als das zweite Maskenmuster;b) Bereitstellen eines Beleuchtungssystems (12), das eine optische Achse (OA1) hat und dazu eingerichtet ist, die Maske mit Projektionslicht (30) zu beleuchten;c) Bereitstellen eines Projektionsobjektivs (20), das dazu eingerichtet ist, einen von dem Projektionslicht beleuchteten Teil (16) der Maske auf eine lichtempfindliche Schicht (22) abzubilden;d) Beleuchten der Maske mit Projektionslicht, das in einer Pupillenebene (56) des Beleuchtungssystems einen ersten Bereich (A, B) und einen zweiten Bereich (C, C') durchtreten hat, der sich nicht mit dem ersten Bereich überlappt;e) Anordnen einer Blende (92) in einer Pupillenebene (90) des Projektionsobjektivs derart, dass die Blende- Projektionslicht (A, A, B, B-) zumindest teilweise durchlässt, das in der Pupillenebene (56) des Beleuchtungssystems den ersten Bereich (A, B) durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster (72) gebeugt wurde,- Projektionslicht (C, C, C, C; C', C', C'-, C'-) zumindest teilweise durchlässt, das in der Pupillenebene (56) des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich (C, C') durchtreten hat und von dem zweiten Maskenmuster (78) gebeugt wurde, und- Projektionslicht (C; C') zumindest teilweise abblendet, das in der Pupillenebene (56) des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich (C, C') durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster (72) gebeugt wurde;f) Abbilden der des von dem Projektionslicht beleuchteten Teils (16) der Maske auf die lichtempfindliche Schicht.A method of operating a microlithographic projection apparatus (10), comprising the steps of: a) providing a mask (14) containing a first mask pattern (72) and a second mask pattern (78), the first mask pattern bouncing incident projection light more than that b) providing an illumination system (12) having an optical axis (OA1) and adapted to illuminate the mask with projection light (30); c) providing a projection lens (20) adapted to illuminate a mask d) illuminating the mask with projection light, which in a pupil plane (56) of the illumination system has a first region (A, B) and a second region (C , C ') which does not overlap with the first area; e) placing a diaphragm (92) in a pupil plane (90) of the projection lens such that s at least partially transmits the aperture projection light (A, A, B, B-) which has passed through the first area (A, B) in the pupil plane (56) of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern (72), Projection light (C, C, C, C; C ', C', C'-, C'-) at least partially transmitting, which in the pupil plane (56) of the illumination system has passed through the second region (C, C ') and has been diffracted by the second mask pattern (78), and - At least partially dimming projection light (C; C ') which has passed through the second region (C, C') in the pupil plane (56) of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern (72); Projection light illuminated part (16) of the mask on the photosensitive layer.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft mikrolithographische Projektionsanlagen, mit denen eine Maske mit einem Muster aus feinen Strukturen auf eine lichtempfindliche Oberfläche abgebildet wird. Bei der Oberfläche handelt es sich typischerweise im Falle einer Projektionsbelichtungsanlage um einen Photolack und im Falle einer Maskeninspektionsanlage um einen elektronischen Photodetektor. Die Erfindung betrifft insbesondere Probleme bei der Abbildung von Masken, die Overlay Marker enthalten.The invention relates to microlithographic projection systems, with which a mask with a pattern of fine structures is imaged onto a photosensitive surface. The surface is typically a photoresist in the case of a projection exposure apparatus and an electronic photodetector in the case of a mask inspection system. In particular, the invention relates to problems in mapping masks containing overlay markers.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art
Integrierte elektrische Schaltkreise und andere mikrostrukturierte Bauelemente (engl. devices) werden üblicherweise hergestellt, indem auf ein geeignetes Substrat, bei dem es sich z.B. um einen Silizium-Wafer handeln kann, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht werden. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Photolack (engl. resist) bedeckt, der empfindlich ist 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. Anschließend wird der so beschichtete Wafer in einer Projektionsbelichtungsanlage belichtet. Dabei wird eine Maske mit einem Muster aus Strukturen von einem Beleuchtungssystem beleuchtet und 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.Integrated electrical circuits and other microstructured devices are typically fabricated by attaching to a suitable substrate, e.g. To act on a silicon wafer, several structured layers can be applied. To structure the layers, they are first covered with a resist which is sensitive to light of a specific wavelength range, eg. Deep ultraviolet (DUV), vacuum ultraviolet (VUV) or extreme ultraviolet (EUV, extreme ultraviolet) spectral regions. Subsequently, the thus coated wafer is exposed in a projection exposure apparatus. In this case, a mask with a pattern of structures is illuminated by a lighting system and imaged onto the photoresist with the aid of a projection objective. In general, since the magnification amount is smaller than 1, such projection lenses are sometimes referred to as reduction lenses.
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.After developing the photoresist, the wafer is subjected to an etching process, whereby the layer is patterned according to the pattern on the mask. The remaining photoresist is then removed from the remaining parts of the layer. This process is repeated until all layers are applied to the wafer.
Um das Muster auf der Maske optimal auf den Photolack abbilden zu können, wird die Maske in der Regel mit einer speziell an das Muster angepassten Beleuchtungswinkelverteilung beleuchtet. Unter dem Begriff der Beleuchtungswinkelverteilung versteht man die Verteilung der Richtungen der Lichtstrahlen, wenn sie auf die Maske auftreffen.In order to be able to image the pattern on the mask optimally on the photoresist, the mask is usually illuminated with a specially adapted to the pattern illumination angle distribution. The term "illumination angle distribution" refers to the distribution of the directions of the light rays as they strike the mask.
Der Beleuchtungswinkelverteilung in der Maskenebene entspricht eine Ortsverteilung in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems, die mit der Maskenebene in einer Fourier-Beziehung steht. Zur Beschreibung der Beleuchtungswinkelverteilung in der Maskenebene wird deswegen häufig auf die korrespondierende Ortsverteilung in der Pupillenebene zurückgegriffen. Bei einem annularen Beleuchtungssetting wird beispielsweise in der Pupillenebene ein ringförmiger Bereich ausgeleuchtet. Für die Beleuchtungswinkelverteilung bedeutet dies, dass das Projektionslicht auf die einzelnen Feldpunkte ausschließlich schräg auftrifft. Die auftretenden Winkel sind dabei durch die inneren und äußeren Radien des in der Pupille ausgeleuchteten Ringes festgelegt. Bei einer Multipolbeleuchtung werden nur einzelne voneinander getrennte Pole in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems beleuchtet. Das einem Pol zugeordnete Projektionslicht trifft in diesem Fall unter vergleichsweise großen Winkeln auf die Maske auf, die sich aber nur wenig voneinander unterscheiden.The illumination angle distribution in the mask plane corresponds to a spatial distribution in a pupil plane of the illumination system which is in a Fourier relationship with the mask plane. For describing the illumination angle distribution in the mask plane, therefore, the corresponding spatial distribution in the pupil plane is frequently used. In an annular illumination setting, for example, an annular area is illuminated in the pupil plane. For the illumination angle distribution, this means that the projection light impinges on the individual field points exclusively obliquely. The angles occurring are defined by the inner and outer radii of the illuminated in the pupil ring. In multipole illumination, only individual poles separated from each other are illuminated in the pupil plane of the illumination system. In this case, the projection light assigned to a pole strikes the mask at comparatively large angles, which differ only slightly from one another.
Eine Schwierigkeit bei der lithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente besteht darin, die Strukturen benachbarter Schichten exakt zueinander auszurichten. Ähnliche Probleme stellen sich, wenn die Strukturen innerhalb einer einzelnen Schicht durch Mehrfachbelichtung (engl. Multiple Exposure) erzeugt werden. Dann müssen die Strukturen, die durch einen ersten Belichtungsschritt definiert wurden, sehr genau zu den Strukturen ausgerichtet sein, die durch einen zweiten Belichtungsschritt definiert wurden.A difficulty in the lithographic production of microstructured components is to align the structures of adjacent layers exactly to each other. Similar problems arise when the structures are generated within a single layer by multiple exposure. Then, the structures defined by a first exposure step must be very closely aligned with the structures defined by a second exposure step.
Der Überlagerungsversatz (engl. overlay) ist ein Maß dafür, wie genau sich die mit verschiedenen Masken erzeugten Strukturen innerhalb eines Bauelements zueinander anordnen lassen. Vor allem bei den inzwischen häufig eingesetzten Verfahren zur Mehrfachbelichtung hat sich der tolerierbare Überlagerungsversatz in den letzten Jahren stark verringert.The overlay offset (overlay) is a measure of how exactly the structures created with different masks can be arranged within a component. Especially in the case of multiple exposure methods, which have become common practice, the tolerable overlay offset has been greatly reduced in recent years.
Um die in mehreren Belichtungsschritten auf dem Wafer erzeugten Strukturen besser zueinander ausrichten zu können, werden auf dem Wafer häufig Overlay Marker erzeugt. Die Overlay Marker befinden sich meist außerhalb der eigentlichen Bauelemente und bestehen in der Regel aus Anordnungen vergleichsweise grober Linienstrukturen. Üblicherweise erzeugt man die in einem Belichtungsschritt erzeugten Overlay Marker direkt auf den Overlay Markern, die in einem vorausgehenden Belichtungsschritt mit einer anderen Maske erzeugt wurden. Aus einer nach der Belichtung stattfindenden Messung der relativen Lage der Overlay Marker kann festgestellt werden, ob der Overlay so klein ist, dass der Wafer weiter prozessiert werden kann, oder ob die zulässigen Toleranzen überschritten sind, was gelegentlich durch Nachjustierungen im nachfolgenden Prozessschritten korrigiert werden kann. Zur Erzeugung der Overlay Marker enthält die Maske entsprechende Overlay Muster, die auf den Wafer abgebildet werden. Die Breite der Strukturen des Overlay Musters liegt typischerweise bei Wellenlängen im DUV und VUV Spektralbereich in der Größenordnung von 1 µm.In order to be able to better align the structures produced in several exposure steps on the wafer, overlay markers are frequently produced on the wafer. The overlay markers are usually located outside the actual components and usually consist of arrangements of comparatively coarse line structures. Usually, the overlay markers generated in one exposure step are generated directly on the overlay markers that were generated in a previous exposure step with another mask. From a measurement of the relative position of the overlay markers taking place after the exposure, it can be determined whether the overlay is so small that the wafer can be further processed, or if the permissible tolerances are exceeded, which can occasionally be corrected by readjustments in the subsequent process steps , To create the overlay markers, the mask contains corresponding overlay patterns that are imaged onto the wafer. The width of the structures of the overlay pattern is typically at wavelengths in the DUV and VUV spectral range in the order of 1 micron.
Bei der Abbildung der Overlay Muster auf die lichtempfindliche Schicht kann es allerdings zu Problemen kommen, weil die Linien, aus denen das Overlay Muster besteht, in den meisten Fällen eine deutlich größere Linienbreite haben als die Linien der Maskenstrukturen, die eine Strukturebene des herzustellenden Bauelements festlegen. Wie oben bereits erwähnt wurde, lassen sich die Maskenstrukturen nur dann optimal abbilden, wenn sie mit Licht beleuchtet werden, das eine an die Maskenstrukturen angepasste Beleuchtungswinkelverteilung hat. Für die relativ groben Gitter der Overlay Muster gilt dies ebenso; sie werden häufig optimal abgebildet, wenn sie mit einem konventionellen Beleuchtungssetting beleuchtet werden, bei dem das Licht unter kleinen Winkeln von allen Seiten auf das Overlay Muster auftrifft. In der Pupille wird dann eine zentrale Kreisscheibe ausgeleuchtet. Sehr schmale parallele Linien, wie sie häufig in den Maskenstrukturen auftreten, erfordern hingegen häufig ein Dipol-Beleuchtungssetting, bei dem das Licht nur von zwei gegenüberliegenden Seiten unter relativ großen Einfallswinkeln auf die Maske auftrifft.Problems can arise when imaging the overlay pattern onto the photosensitive layer, however, because the lines that make up the overlay pattern usually have a significantly larger line width than the lines of the mask structures that define a structural plane of the component to be produced , As already mentioned above, the mask structures can only be imaged optimally if they are illuminated with light having an illumination angle distribution adapted to the mask structures. This also applies to the relatively coarse meshes of the overlay patterns; they are often optimally imaged when illuminated with a conventional lighting setting where the light hits the overlay pattern at small angles from all sides. In the pupil then a central disc is illuminated. By contrast, very narrow parallel lines, as often occur in the mask structures, often require a dipole illumination setting in which the light only strikes the mask from two opposite sides at relatively large angles of incidence.
Werden die groben Gitter der Overlay Muster mit einem Dipolsetting beleuchtet, so führt dies zu einer sehr geringen Tiefenschärfe bei der Abbildung der Overlay Muster. Der Grund hierfür liegt darin, dass wegen der großen Linienbreiten die auftretenden Beugungswinkel klein sind. Dadurch wird das bei einem Dipol-Beleuchtungssetting schräg einfallende Projektionslicht kaum abgelenkt. Jeder Beleuchtungspol erzeugt deswegen ein extrem nichttelezentrisches Bild, d.h. die Strahlenbündel, die auf die lichtempfindliche Schicht auftreffen, verlaufen nicht achsparallel, sondern sind stark bezüglich der optischen Achse geneigt. Entsprechend gering ist die Schärfentiefe, so dass kleinste axiale Verlagerungen der lichtempfindlichen Schicht zu einem signifikanten lateralen Versatz des Bildes der Overlay Marker relativ zu den feinen Maskenstrukturen führen.If the coarse grid of the overlay pattern is illuminated with a dipole setting, this results in a very shallow depth of field when mapping the overlay pattern. The reason for this is that because of the large line widths, the diffraction angles that occur are small. As a result, the projection light incident obliquely in a dipole illumination setting is hardly deflected. Each illumination pole therefore produces an extremely non-telecentric image, i. the bundles of rays impinging on the photosensitive layer are not parallel to the axis, but are highly inclined with respect to the optical axis. The depth of field is correspondingly low, so that the smallest axial displacements of the photosensitive layer lead to a significant lateral offset of the image of the overlay markers relative to the fine mask structures.
Ein weiteres Problem bei der Abbildung von Overlay Mustern besteht darin, dass sich Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs unterschiedlich auf die Abbildung der gröberen Linien der Overlay Muster einerseits und der feineren Linien der eigentlichen Maskenstruktur andererseits auswirken.Another problem with mapping overlay patterns is that aberrations of the projection lens have different effects on the mapping of the coarser lines of the overlay patterns on the one hand and the finer lines of the actual mask structure on the other hand.
Beide Effekte führen dazu, dass die Lage der Maskenstrukturen nicht mehr präzise anhand der Lage der Overlay Marker bestimmt werden kann.Both effects lead to the fact that the position of the mask structures can no longer be precisely determined by the position of the overlay markers.
Ideal wäre es somit, wenn man die Overlay Muster mit einem anderen Beleuchtungssetting beleuchten könnte, das besser an die Overlay Muster angepasst ist. In herkömmlichen Beleuchtungssystemen hat jedoch das Projektionslicht an allen Orten im Beleuchtungsfeld die gleiche Beleuchtungswinkelverteilung. Es wurden aber bereits Beleuchtungssysteme vorgeschlagen, bei denen sich die Beleuchtungswinkelverteilung in gewissen Grenzen feldabhängig, d.h. in Abhängigkeit vom Ort im Beleuchtungsfeld, einstellen lässt.So it would be ideal if you could illuminate the overlay patterns with a different lighting setting, which is better adapted to the overlay pattern. In conventional lighting systems, however, the projection light has the same illumination angle distribution at all locations in the illumination field. However, lighting systems have already been proposed in which the illumination angle distribution varies within certain limits depending on the field, i. depending on the location in the lighting field.
So ist aus der
Einen noch flexibleren Ansatz ermöglicht das Beleuchtungssystem, das aus der
Beiden Ansätzen ist gemein, dass die Eintrittsfacetten des optischen Integrators hochaufgelöst und variabel ausgeleuchtet werden müssen. Da die Eintrittsfacetten sehr klein sind, ist es technologisch anspruchsvoll, dort mit der erforderlichen Präzision variable Intensitätsverteilungen zu erzeugen.Both approaches have in common that the entrance facets of the optical integrator must be high-resolution and variably illuminated. Since the entrance facets are very small, it is technologically demanding to produce there with the required precision variable intensity distributions.
Ferner ist aus der
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrolithographische Projektionsanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage anzugeben, mit der bzw. mit dem sich mit einfachen Mitteln Overlay Muster oder andere vergleichsweise grobe Strukturen besser abbilden lassen.Object of the present invention is to provide a microlithographic projection system and a method for operating such a system, with which or with the simple means overlay pattern or other relatively coarse structures can better map.
Im Betrieb wird eine Maske zwischen der Beleuchtungsoptik und der Projektionsoptik angeordnet, durch die Beleuchtungsoptik mit Licht beaufschlagt und mittels der Projektionsoptik auf einen in der Bildebene der Projektionsoptik angeordneten Wafer abgebildet.In operation, a mask is arranged between the illumination optics and the projection optics, acted upon by the illumination optics with light and imaged by means of the projection optics onto a wafer arranged in the image plane of the projection optics.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen einer Maske, die ein erstes Maskenmuster (engl. mask pattern) und ein zweites Maskenmuster enthält, wobei das erste Maskenmuster auftreffendes Projektionslicht stärker beugt als das zweite Maskenmuster;
- b) Bereitstellen eines Beleuchtungssystems, das eine optische Achse hat und dazu eingerichtet ist, die Maske mit Projektionslicht zu beleuchten;
- c) Bereitstellen eines Projektionsobjektivs, das dazu eingerichtet ist, einen von dem Projektionslicht beleuchteten Teil der Maske auf eine lichtempfindliche Schicht abzubilden;
- d) Beleuchten der Maske mit Projektionslicht, das in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich durchtreten hat, der sich nicht mit dem ersten Bereich überlappt;
- e) Anordnen einer Blende in einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs derart, dass die Blende
- - Projektionslicht zumindest teilweise durchlässt, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den ersten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde,
- - Projektionslicht zumindest teilweise durchlässt, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem zweiten Maskenmuster gebeugt wurde, und
- - Projektionslicht zumindest teilweise abblendet, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde;
- f) Abbilden der des von dem Projektionslicht beleuchteten Teils der Maske auf die lichtempfindliche Schicht.
- a) providing a mask containing a first mask pattern and a second mask pattern, wherein the first mask pattern diffracts incident projection light more than the second mask pattern;
- b) providing an illumination system having an optical axis and adapted to illuminate the mask with projection light;
- c) providing a projection lens which is adapted to image a part of the mask illuminated by the projection light onto a photosensitive layer;
- d) illuminating the mask with projection light that has penetrated in a pupil plane of the illumination system a first region and a second region that does not overlap with the first region;
- e) arranging a diaphragm in a pupil plane of the projection lens such that the diaphragm
- At least partially transmitting projection light which has passed through the first region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern,
- At least partially transmitting projection light which has passed through the second region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the second mask pattern, and
- At least partially dimming projection light which has passed through the second region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern;
- f) imaging the portion of the mask illuminated by the projection light onto the photosensitive layer.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass Projektionslicht, das auf ein Overlay Muster oder ein anderes weniger stark beugendes zweites Maskenmuster fällt, das auftreffendes Projektionslicht schwächer beugt als das erste Maskenmuster. Daher durchtritt dieses Projektionslicht in einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs grundsätzlich andere Bereiche als Projektionslicht, das auf das erste Maskenmuster fällt.The invention is based on the consideration that projection light incident on an overlay pattern or other less diffractive second mask pattern bends the incident projection light less than the first mask pattern. Therefore, in a pupil plane of the projection lens, this projection light basically passes through regions other than projection light incident on the first mask pattern.
Dies eröffnet die Möglichkeit, das zweite Maskenmuster mit Projektionslicht zu beleuchten, das in der Maskenebene eine speziell an das zweite Maskenmuster angepasste Beleuchtungswinkelverteilung hat und deswegen auch in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems andere Bereiche durchtritt. Da dieses Projektionslicht aber auch auf das erste Maskenmuster fällt und dessen Abbildung stören würde, wird der Anteil dieses Projektionslichts, der von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde, mit Hilfe einer Blende aus dem Strahlengang entfernt, und zwar vorzugsweise vollständig oder zumindest teilweise. Im Ergebnis wird damit das zweite Maskenmuster mit einer daran optimal angepassten Beleuchtungswinkelverteilung beleuchtet, ohne dass dies die Abbildung des ersten Maskenmusters stört.This opens up the possibility of illuminating the second mask pattern with projection light which has an illumination angle distribution specially adapted to the second mask pattern in the mask plane and therefore also passes through other regions in a pupil plane of the illumination system. However, since this projection light also falls on the first mask pattern and would disturb its imaging, the proportion of this projection light diffracted by the first mask pattern is removed from the beam path by means of a diaphragm, preferably completely or at least partially. As a result, the second mask pattern is illuminated with an illumination angle distribution which is optimally adapted thereto, without disturbing the image of the first mask pattern.
Wegen der optimal an das zweite Maskenmuster angepassten Beleuchtungswinkelverteilung ist es insbesondere möglich, das zweite Maskenmuster telezentrisch auf die lichtempfindliche Schicht abzubilden. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Abbildung gegenüber axialen Verschiebungen der lichtempfindlichen Schicht, wie sie für eine nicht-telezentrische Abbildung kennzeichnend ist, stark herabgesetzt.In particular, because of the illumination angle distribution optimally adapted to the second mask pattern, it is possible to image the second mask pattern telecentrically on the photosensitive layer. This greatly reduces the sensitivity of the image to axial displacements of the photosensitive layer, as is characteristic of non-telecentric imaging.
Gleichzeitig ist der vorrichtungsmäßige Aufwand zur Durchführung des Verfahrens sehr gering, da lediglich eine Blende in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs vorgesehen werden muss. Da diese Blende nur einen sehr kleinen Teil des Projektionslichts abblendet, sind auch damit einhergehende Einbußen beim Durchsatz der Projektionsanlage entsprechend gering und können durch weiter unten erläuterte Maßnahmen weiter reduziert werden.At the same time, the device-related expense for carrying out the method is very low since only one diaphragm has to be provided in the pupil plane of the projection objective. Since this diaphragm only fades off a very small part of the projection light, the associated losses in the throughput of the projection system are correspondingly low and can be further reduced by measures explained below.
Das erste Maskenmuster kann Strukturen eines Bauelements zugeordnet sein, die auf einem Träger (engl. substrate) der lichtempfindlichen Schicht erzeugt werden. Das zweite Maskenmuster kann einer Markierung (engl. marker) zugeordnet sein, die dazu dient, Schichten von Strukturen des Bauelements während seiner Herstellung zueinander auszurichten. Solche auch als Overlay Marker bezeichnete Markierungen umfassen häufig Anordnungen aus parallelen Linien, die sich entlang einer oder zweier orthogonaler Richtungen erstrecken. Die Overlay Muster auf der Maske, die zur Erzeugung der Overlay Marker verwendet werden, lassen sich häufig besonders gut mit kleinen konventionellen Beleuchtungssettings abbilden, bei denen das Projektionslicht annähernd senkrecht auf das zweite Maskenmuster fällt.The first mask pattern may be associated with structures of a device that are formed on a substrate of the photosensitive layer. The second mask pattern can be associated with a marker which serves to align layers of structures of the device during its manufacture to one another. Such markers, also referred to as overlay markers, often include arrangements of parallel lines extending along one or two orthogonal directions. The overlay patterns on the mask used to create the overlay markers can often be particularly well reproduced with small conventional illumination settings where the projection light falls approximately perpendicular to the second mask pattern.
Die Overlay Muster dienen lediglich zur Erzeugung von Hilfsstrukturen auf dem Träger, die später nicht Bestandteil des herzustellenden Bauelements sind. Es gibt jedoch auch Bauelemente, die sowohl sehr feine als auch sehr grobe Strukturen (z. B. Anschlüsse für eine elektrische Kontaktierung der Bauelemente) umfassen. Die Erfindung ist somit nicht nur zur verbesserten Abbildung von Overlay Mustern, sondern generell dann einsetzbar, wenn ein erstes Maskenmuster das auftreffende Projektionslicht deutlich stärker als ein zweites Maskenmuster beugt.The overlay patterns are only for the production of auxiliary structures on the carrier, which later are not part of the device to be manufactured. However, there are also components which comprise both very fine and very coarse structures (eg connections for electrical contacting of the components). The invention is thus applicable not only for improved imaging of overlay patterns, but generally when a first mask pattern diffracts the incident projection light significantly more than a second mask pattern.
Das erste stärker beugende Maskenmuster wird häufig besonders gut auf die lichtempfindliche Schicht abgebildet, wenn es mit einem nicht-konventionellen Beleuchtungssetting beleuchtet wird. In diesem Fall fällt das auftreffende Projektionslicht ausschließlich schräg auf das erste Maskenmuster. Dieses Projektionslicht durchtritt die Pupillenebene des Beleuchtungssystems dann in einem ersten Bereich, der sich außerhalb der optischen Achse des Beleuchtungssystems befindet. Im Falle eines Dipol-Beleuchtungssettings weist der erste Bereich beispielsweise zwei Pole auf, die gleich weit von der optischen Achse des Beleuchtungssystems entfernt sind. Im Falle eines Quadrupol-Beleuchtungssettings sind zwei solche Paare von Polen um 90° versetzt zueinander angeordnet.The first more diffractive mask pattern is often imaged particularly well on the photosensitive layer when illuminated with a non-conventional illumination setting. In this case, the incident projection light falls obliquely on the first mask pattern. This projection light then passes through the pupil plane of the illumination system in a first area, which is located outside the optical axis of the illumination system. In the case of a dipole illumination setting, the first region has, for example, two poles that are equidistant from the optical axis of the illumination system. In the case of a quadrupole illumination setting, two such pairs of poles are offset by 90 ° from one another.
Bei einem Ausführungsbeispiel befindet sich der erste Bereich außerhalb der optischen Achse des Beleuchtungssystems, während der zweite Bereich auf der optischen Achse liegt und diese somit schneidet. Außerdem schneidet eine optische Achse des Projektionsobjektivs einen lichtundurchlässigen Bereich der erfindungsgemäß vorgesehenen Blende. Dabei wird ausgenutzt, dass Projektionslicht, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den zweiten axialen Bereich durchtritt und auf das erste Maskenmuster fällt, so stark gebeugt wird, dass in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs die höheren Beugungsordnungen außerhalb der numerischen Apertur liegen. Um eine Störung durch diesen Lichtanteil zu verhindern, genügt es, einen die optische Achse überdeckenden Bereich abzublenden, so dass sich die nullte Beugungsordnung dieses Projektionslichts nicht bis zur lichtempfindlichen Schicht ausbreiten kann. Dieser lichtundurchlässige Bereich der Blende deckt zwar auch Projektionslicht ab, das ebenfalls den zweiten Bereich in der Pupillenebene des Beleuchtungssystem durchtreten hat und dann auf das zweite Maskenmuster gefallen ist. Da letzteres aber das auftreffende Projektionslicht schwächer beugt, liegen zumindest einige der höheren Beugungsordnungen dann innerhalb der numerischen Apertur. Diese höheren Beugungsordnungen genügen, um das zweite Maskenmuster exakt auf die lichtempfindliche Schicht abbilden zu können.In one embodiment, the first region is out of the optical axis of the illumination system while the second region is on the optical axis and thus intersects it. In addition, an optical axis of the projection lens intersects an opaque region of the diaphragm provided according to the invention. It is exploited here that projection light which passes through the second axial region in the pupil plane of the illumination system and falls onto the first mask pattern is diffracted so strongly that in the pupil plane of the projection objective the higher diffraction orders lie outside the numerical aperture. In order to prevent interference by this proportion of light, it is sufficient to dim an area covering the optical axis, so that the zeroth diffraction order of this projection light can not propagate to the photosensitive layer. Although this opaque portion of the diaphragm covers also projection light, which has also pass through the second area in the pupil plane of the illumination system and then dropped onto the second mask pattern. Since the latter, however, diffracts the incident projection light weaker, at least some of the higher diffraction orders are then within the numerical aperture. These higher diffraction orders are sufficient to be able to image the second mask pattern exactly on the photosensitive layer.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel befindet sich der zweite Bereich außerhalb der optischen Achse des Beleuchtungssystems. Entsprechend befindet sich dann auch ein lichtundurchlässiger Bereich der Blende so außerhalb einer optischen Achse des Projektionsobjektivs, dass die optische Achse selbst lichtdurchlässig bleibt. Eine solche außeraxiale Anordnung des zweiten Bereichs ist bei bestimmten zweiten Maskenmustern zweckmäßig, die sich mit einem konventionellen Beleuchtungssetting nicht optimal abbilden lassen. Günstig kann eine solche außeraxiale Anordnung des zweiten Bereichs aber auch dann sein, wenn eine zentrale Zone der Pupillenebene des Projektionsobjektivs von Beugungsordnungen durchsetzt beleuchtet wird, die von dem ersten Maskenmuster erzeugt wurden.In another embodiment, the second region is outside the optical axis of the illumination system. Correspondingly, an opaque region of the diaphragm is then located outside an optical axis of the projection lens such that the optical axis itself remains translucent. Such an off-axis arrangement of the second area is expedient for certain second mask patterns which can not be optimally imaged with a conventional illumination setting. However, such an off-axis arrangement of the second region can also be favorable if a central zone of the pupil plane of the projection objective is illuminated by diffraction orders which have been generated by the first mask pattern.
Ähnlich wie beim ersten Bereich kann der zweite Bereich dann ebenfalls zwei voneinander getrennte Pole aufweisen, die gleich weit von der optischen Achse des Beleuchtungssystems entfernt sind. Um unerwünschte Beugungsordnungen von Projektionslicht abzublenden, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde, kann ein lichtundurchlässiger Teil der Blende von einer Fassung eines optischen Elements des Projektionsobjektivs gebildet werden. Solche Beugungsordnungen befinden sich somit außerhalb der numerischen Apertur des Projektionsobjektivs.Similarly to the first region, the second region may then also have two separate poles that are equidistant from the optical axis of the illumination system. To diminish unwanted diffraction orders of projection light that has passed through the second region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern, an opaque part of the iris can be formed by a socket of an optical element of the projection objective. Such diffraction orders are thus outside the numerical aperture of the projection lens.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist der zweite Bereich ein periodisches Lichtmuster aus Teilbereichen auf. Die Blende weist ein periodisches Muster aus lichtundurchlässigen Blendenstrukturen auf, das an das Lichtmuster aus Teilbereichen angepasst ist. Eine solche Festlegung der Lichtverteilung in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems und eine entsprechend daran angepasste Blende ist vor allem dann vorteilhaft, wenn das zweite Maskenmuster das auftreffende Projektionslicht so schwach beugt, dass die Beugungsordnungen in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs sehr dicht beieinander liegen. Durch eine geeignete Wahl der Periode lässt sich dann erreichen, dass die lichtundurchlässigen Blendenstrukturen nur das unerwünschte Projektionslicht abblenden und das erwünschte Projektionslicht durchlassen.In another embodiment, the second region has a periodic light pattern of partial regions. The diaphragm has a periodic pattern of opaque diaphragm structures, which is adapted to the light pattern of partial areas. Such a determination of the light distribution in the pupil plane of the illumination system and an appropriately adapted aperture is particularly advantageous if the second mask pattern diffracts the incident projection light so weakly that the diffraction orders lie very close to each other in the pupil plane of the projection lens. By a suitable choice of the period can then be achieved that the opaque aperture structures only dimming the unwanted projection light and transmitting the desired projection light.
Insbesondere kann dabei eine nullte Beugungsordnung des Projektionslichts, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems nur den zweiten Bereich durchtreten hat und von den ersten Maskenmuster gebeugt wurde, von den lichtundurchlässigen Blendenstrukturen abgeblendet werden. Mindestens zwei höhere Beugungsordnungen des Projektionslichts, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem zweiten Maskenmuster gebeugt wurde, kann dann zumindest teilweise Zwischenräume zwischen den lichtundurchlässigen Blendenstrukturen durchtreten.In particular, a zeroth diffraction order of the projection light, which has only passed through the second region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the first mask patterns, can be dimmed by the opaque diaphragm structures. At least two higher diffraction orders of the projection light, which has passed through the second region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the second mask pattern, can then at least partially pass through gaps between the opaque diaphragm structures.
Um Lichtverluste durch die Blende so gering wie möglich zu halten, kann die Projektionsbelichtungsanlage so gesteuert werden, dass nur dann Projektionslicht den zweiten Bereich in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems durchtritt, wenn Projektionslicht auf das zweite Maskenmuster trifft. Während der übrigen Zeit wird der zweite Bereich in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems nicht beleuchtet, da dann kein zweites Maskenmuster abgebildet werden muss.In order to minimize light losses through the diaphragm, the projection exposure apparatus can be controlled in such a way that only projection light passes through the second region in the pupil plane of the illumination system when projection light strikes the second mask pattern. During the rest of the time, the second area in the pupil plane of the illumination system is not illuminated, since then no second mask pattern has to be imaged.
Wenn sich die Maske entlang einer Scanrichtung mit einer Scangeschwindigkeit bewegt, während der von dem Projektionslicht beleuchtete Teil der Maske auf die lichtempfindliche Schicht abgebildet wird, so kann die Scangeschwindigkeit verringert werden, solange sich das zweite Maskenmuster in dem von dem Projektionslicht beleuchteten Teil der Maske befindet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass alle Strukturen auf der Maske stets mit der gleichen Strahlungsdosis übertragen werden können, und zwar unabhängig davon, ob gerade kurzzeitig der zweite Bereich in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems ausgeleuchtet und gleichzeitig ein kleiner Teil des Projektionslichts abgeblendet wird, oder nicht.When the mask moves along a scanning direction at a scanning speed while imaging the part of the mask illuminated by the projection light onto the photosensitive layer, the scanning speed can be reduced as long as the second mask pattern is in the part of the mask illuminated by the projection light , In this way, it is ensured that all structures on the mask can always be transmitted with the same radiation dose, regardless of whether or not the second area in the pupil plane of the illumination system is briefly illuminated and at the same time a small part of the projection light is dimmed ,
Die Erfindung ist unabhängig davon einsetzbar, welche Wellenlänge das verwendete Projektionslicht hat. Das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv können deswegen dioptrisch, katoptrisch oder auch katadioptrisch ausgebildet sein.The invention can be used regardless of which wavelength the projection light used has. The illumination system and the projection objective can therefore be made dioptric, catoptric or catadioptric.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die eingangs gestellte Aufgabe gelöst durch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, die umfasst:
- a) eine Maske, die ein erstes Maskenmuster (engl. mask pattern) und ein zweites Maskenmuster enthält, wobei das erste Maskenmuster auftreffendes Projektionslicht stärker beugt als das zweite Maskenmuster;
- b) ein Beleuchtungssystem, das eine optische Achse hat und dazu eingerichtet ist, die Maske mit Projektionslicht zu beleuchten;
- c) ein Projektionsobjektiv, das dazu eingerichtet ist, einen von dem Projektionslicht beleuchteten Teil der Maske auf eine lichtempfindliche Schicht abzubilden;
- d) eine Blende, die in einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs derart angeordnet ist, dass die Blende
- - Projektionslicht zumindest teilweise durchlässt, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems einen ersten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde,
- - Projektionslicht zumindest teilweise durchlässt, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems einen zweiten Bereich, der sich nicht mit dem ersten Bereich überlappt, durchtreten hat und von dem zweiten Maskenmuster gebeugt wurde, und
- - Projektionslicht zumindest teilweise abblendet, das in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde.
- a) a mask containing a first mask pattern and a second mask pattern, wherein the first mask pattern diffracts incident projection light more than the second mask pattern;
- b) an illumination system having an optical axis and adapted to illuminate the mask with projection light;
- c) a projection lens configured to image a portion of the mask illuminated by the projection light onto a photosensitive layer;
- d) a diaphragm which is arranged in a pupil plane of the projection lens such that the diaphragm
- At least partially transmitting projection light which has passed through a first region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern,
- At least partially transmitting projection light, which in the pupil plane of the illumination system has passed through a second region, which does not overlap with the first region, and has been diffracted by the second mask pattern, and
- At least partially dimming projection light which has passed through the second region in the pupil plane of the illumination system and has been diffracted by the first mask pattern.
Die oben zum Verfahren aufgeführten Überlegungen gelten hier entsprechend.The considerations mentioned above for the procedure apply here accordingly.
DEFINITIONENDEFINITIONS
Der Begriff „Licht“ umfasst elektromagnetische Strahlung jeglicher Art, insbesondere sichtbares Licht, UV-, DUV-, VUV- und EUV-Licht sowie Röntgenstrahlung.The term "light" includes electromagnetic radiation of any kind, in particular visible light, UV, DUV, VUV and EUV light and X-radiation.
Der Begriff „Lichtstrahl“ bezeichnet Licht, dessen Ausbreitungsweg durch eine Linie beschrieben werden kann.The term "light beam" refers to light whose propagation path can be described by a line.
Der Begriff „Lichtbündel“ bezeichnet eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die einen gemeinsamen Ursprung in einer Feldebene haben.The term "light bundle" refers to a plurality of light rays having a common origin in a field plane.
Der Begriff „Feldebene“ bezeichnet die Bildebene des Projektionsobjektivs, in der beim Betrieb der Projektionsanlage abzubildende Strukturen der Maske angeordnet werden, sowie jede Ebene, die hierzu optisch konjungiert ist.The term "field plane" designates the image plane of the projection objective in which structures of the mask to be imaged during operation of the projection apparatus are arranged, as well as each plane which is optically conjugated.
Der Begriff „konjungierte Ebenen“ bezeichnet Ebenen, zwischen denen eine Abbildungsbeziehung besteht. Ein Lichtbündel, das von einem Punkt in einer der beiden Ebenen ausgeht, konvergiert daher in einem Punkt in der dazu konjugierten Ebene.The term "conjugate levels" refers to levels between which an imaging relationship exists. A light beam emanating from a point in one of the two planes therefore converges at a point in the plane conjugate thereto.
Der Begriff „Pupillenebene“ bezeichnet eine Ebene, die zu einer Feldebene zumindest im Wesentlichen in einer Fourier-Beziehung steht. Lichtstrahlen, die in einer Feldebene parallel zueinander sind durchtreten, treffen sich in der Pupillenebene deswegen in einem Punkt. Falls die Lichtstrahlen achsparallel die Feldebene durchtreten, liegt dieser Punkt auf der optischen Achse. Eine „Pupillenebene“ muss im mathematischen Sinne nicht perfekt eben, sondern kann auch leicht gekrümmt sein, so dass man die Pupillenebene korrekterweise als Pupillenfläche bezeichnen müsste. Falls ein optisches System mehrere Pupillenebenen hat, so sind diese ebenfalls zueinander optisch konjugiert.The term "pupil plane" denotes a plane that is at least substantially in a Fourier relation to a field plane. Light rays which in a field plane parallel to each other pass through, meet in the pupil plane therefore in one point. If the light rays pass through the field plane parallel to the axis, this point lies on the optical axis. A "pupil plane" does not have to be perfectly flat in the mathematical sense, but may also be slightly curved, so that the pupil plane would have to be correctly designated as a pupil surface. If an optical system has several pupil planes, these are also optically conjugate with each other.
Der Begriff „Feldabhängigkeit“ bezeichnet jegliche funktionale Abhängigkeit einer physikalischen Größe vom Ort in einer Feldebene.The term "field dependence" denotes any functional dependence of a physical quantity on the location in a field level.
Der Begriff „Beleuchtungswinkelverteilung“ beschreibt, wie sich die Intensität eines Lichtbündels auf die unterschiedlichen Richtungen der Lichtstrahlen verteilt, aus denen das Lichtbündel besteht. Üblicherweise kann die Beleuchtungswinkelverteilung durch eine Funktion I(α, β) beschrieben werden, wobei α, β Winkelkoordinaten sind, welche die Richtung der Lichtstrahlen bezeichnen. Falls die Beleuchtungswinkelverteilung eine Feldabhängigkeit hat, so hängt die Intensität I auch zusätzlich auch von den Feldkoordinaten ab.The term "illumination angle distribution" describes how the intensity of a light beam is distributed among the different directions of the light beams that make up the light beam. Usually, the illumination angle distribution can be described by a function I (α, β), where α, β are angular coordinates indicating the direction of the light beams. If the illumination angle distribution has a field dependence, the intensity I also additionally depends on the field coordinates.
Der Begriff „Fläche“ bezeichnet jede ebene oder gekrümmte Fläche im dreidimensionalen Raum. Die Fläche kann Teil eines Körpers oder davon losgelöst sein.The term "surface" refers to any plane or curved surface in three-dimensional space. The surface can be part of or detached from a body.
Der Begriff „Blende“ bezeichnet hier ein optisches Element, das eine Ansammlung von fester, flüssiger oder gasförmiger Materie enthält, die auftreffendes Licht der verwendeten Betriebswellenlänge zu mindestens 75% absorbiert oder so streut oder reflektiert, dass das gestreute bzw. reflektierte Licht nicht mehr in den Nutzlichtstrahlengang eintreten kann. Eine Blende hat immer mindestens eine beliebig geformte Öffnung, in welcher die Ausdehnung des Lichts nicht behindert wird.As used herein, the term "aperture" refers to an optical element that contains an accumulation of solid, liquid or gaseous matter that at least 75% absorbs or scatters or reflects incident light of the operating wavelength used so that the scattered or reflected light is no longer in the Nutzlichtstrahlengang can enter. A panel always has at least one arbitrarily shaped opening in which the expansion of the light is not hindered.
Figurenlistelist of figures
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 erfindungsgemäßen mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage; -
2 einen schematischen Meridionalschnitt durch ein Beleuchtungssystem der inder 1 gezeigten Anlage; -
3 eine Draufsicht auf ein inder 2 gezeigtes Mikrolinsen-Array; -
4 eine perspektivische vereinfachte Darstellung auf ein inder 2 gezeigtes Mikrospiegel-Array; -
5 eine perspektivische Darstellung der Maske und dreier Lichtbündel, die auf Maskenstrukturen beziehungsweise ein Overlay Muster gerichtet sind; -
6 einen schematischen Meridionalschnitt durch ein Projektionsobjektiv der inder 1 gezeigten Anlage; -
7 eine Draufsicht auf eine Blende, das in dem Projektionsobjektiv gemäß der6 angeordnet ist; -
8 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Bauelement-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden; -
9 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Overlay-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden; -
10 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Bauelement-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden, das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde; -
11 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Overlay-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden, das gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde; -
12 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Bauelement-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden, das gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde; -
13 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Overlay-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden, das gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde; -
14 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Bauelement-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden, das gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde; -
15 eine schematische Darstellung der Beugungsordnungen in einer Objektivpupille, wenn Overlay-Strukturen mit einem Dipol-Beleuchtungssetting beleuchtet werden, das gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde; -
16 ein Flussdiagramm, in dem wichtige Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind.
-
1 a greatly simplified perspective view of a microlithographic projection exposure apparatus according to the invention; -
2 a schematic meridional section through a lighting system in the1 shown plant; -
3 a top view of a in the2 shown microlens array; -
4 a simplified perspective view of a in the2 shown micromirror array; -
5 a perspective view of the mask and three light beams, which are directed to mask structures or an overlay pattern; -
6 a schematic meridional section through a projection lens in the1 shown plant; -
7 a plan view of a diaphragm, which in the projection lens according to the6 is arranged; -
8th a schematic representation of the diffraction orders in a lens pupil when device structures are illuminated with a dipole illumination setting; -
9 a schematic representation of the diffraction orders in an objective pupil when overlay structures are illuminated with a dipole illumination setting; -
10 a schematic representation of the diffraction orders in an objective pupil when illuminating device structures with a dipole illumination set, which has been modified according to a first embodiment of the invention; -
11 a schematic representation of the diffraction orders in an objective pupil, when overlay structures are illuminated with a dipole illumination set, which has been modified according to the first embodiment of the invention; -
12 a schematic representation of the diffraction orders in an objective pupil when illuminating device structures with a dipole illumination set, which has been modified according to a second embodiment of the invention; -
13 a schematic representation of the diffraction orders in an objective pupil, when overlay structures are illuminated with a dipole illumination set, which has been modified according to the second embodiment of the invention; -
14 a schematic representation of the diffraction orders in an objective pupil, when illuminating device structures with a dipole illumination set, which has been modified according to a third embodiment of the invention; -
15 a schematic representation of the diffraction orders in a lens pupil when overlay structures are illuminated with a dipole illumination setting, according to the third embodiment of the invention has been modified; -
16 a flowchart in which important steps of the inventive method are shown.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Grundlegender Aufbau der ProjektionsbelichtungsanlageBasic structure of the projection exposure machine
Die
Innerhalb des Beleuchtungsfeldes
Bei der dargestellten Projektionsbelichtungsanlage
Beleuchtungssystemlighting system
Die
Zwischen der Lichtquelle
Im Beleuchtungssystem
Auf den Strahlhomogenisierer
Im Lichtweg hinter dem Mikrolinsen-Array
Die Pupillenformungseinrichtung PFE umfasst ferner ein Prisma
Der zweite Kondensor
Wie der in der
Die Winkelverteilung der in der Pupillenebene
Beleuchtung von Overlay MusternIllumination of overlay patterns
Die
Die Felder
In den Zwischenräumen
Die Bilder der Overlay Muster
Bei größeren Dies überdeckt ein Feld
Die unterschiedlichen Abmessungen und Teilungen der Bauelemente-Strukturen
Die Overlay Muster
Beleuchtete man die Overlay Muster
Idealerweise werden somit zum Zwecke einer optimalen Abbildung die Bauelement-Muster 72 mit einem Dipol-Beleuchtungssetting und die Overlay Muster
Blende im ProjektionsobjektivAperture in the projection lens
Die
Da sich die Blende
Die
Funktionfunction
Im Folgenden wird beschrieben, wie mit Hilfe der Blende
Einführungintroduction
In der
Im mittleren Teil der
Die Beugungswinkel sind umso größer, je kleiner die Periode der beugenden Strukturen ist. Dieser Zusammenhang ist im unteren Teil der
Entsprechende Überlegungen gelten auch für das Projektionslicht, das dem zweiten Pol B zugeordnet ist. Auch hier werden nur zwei Beugungsordnungen, nämlich die nullte Beugungsordnung B0 und die -1. Beugungsordnung B-1, vom Projektionsobjektiv
Damit auf der lichtempfindlichen Schicht
Da für jeden der beiden Pole A, B das davon ausgehende Projektionslicht symmetrisch von beiden Seiten auf die lichtempfindliche Schicht
Die
Da die Teilung der gröberen Overlay-Strukturen
In der
Werden gleichzeitig sowohl die feineren Bauelemente-Strukturen
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme durch einen überraschend einfachen Ansatz, bei dem das Beleuchtungssetting durch Erzeugen zusätzlicher, an die Overlay-Strukturen
Die
In der Mitte der
Um dies zu verhindern, ist der Durchmesser des absorbierenden Zentralbereichs
Die
Wie in der Mitte der
Die übrigen innerhalb der numerischen Apertur liegenden Beugungsordnungen C+1, C-1, C+2 sowie C-2 tragen hingegen zur Abbildung der Overlay-Strukturen
Durch das Entfernen der nullten Beugungsordnung C0 wird das Luftbild der Overlay Muster 78 deutlich verändert, da es zu einer Frequenzverdoppelung in der periodischen Ortsverteilung in der Bildebene des Projektionsobjektivs
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Wie aus der vorstehenden Erläuterung der
Außerdem muss die Blende
Die Blende
Bei bestimmten Teilungen der Bauelement-Strukturen
Falls sich beispielsweise bei der in
Falls die nullte Beugungsordnung C0 sich mit einer der Beugungsordnungen A+1 und B-1 überlappt, so kann es erforderlich sein, dass das absorbierende Material
Um derartige Kompromisse zu vermeiden, werden bei dem in den
Die
Infolge der außermittigen Anordnung der Pole C, C' in der Beleuchtungspupille
Mit nur einem einzigen zentralen Pol C, wie er bei dem in der
Die
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die höheren Beugungsordnungen, die vom zentralen Pol C oder von den diametral einander gegenüberliegenden Polen C, C' in der Objektivpupille
Weiter oben wurde bereits darauf hingewiesen, dass man in einem solchen Fall in Betracht ziehen kann, mit einer Blende nicht nur die nullte Beugungsordnung C0, welche die Abbildung der Bauelement-Strukturen
Bei einer solchen Situation lässt sich Abhilfe schaffen, wenn die zusätzlich von der Pupillenformungseinheit PFE in der Beleuchtungspupille
In der
In der Mitte der
Die Blende
Die
Wie am besten in dem vergrößerten Ausschnitt aus dem unteren Teil der
Wenn die Overlay-Strukturen
Dosisanpassungdose adjustment
Da das Abblenden von Projektionslicht durch die Blende
Da - anders als in der
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wurde der Einfachheit halber unterstellt, dass sich sowohl die Bauelement-Strukturen
Auch bei der Abbildung von Mustern, die orthogonale oder in einem anderen Winkel zueinander angeordnete Strukturen enthalten, kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden. Zu den in den
Wichtige VerfahrensschritteImportant process steps
Wichtige Schritte eines des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in dem Flussdiagramm der
In einem ersten Schritt S1 wird eine Maske bereitgestellt, die ein erstes Maskenmuster und ein zweites weniger stark beugendes Maskenmuster enthält.In a first step S1, a mask is provided which contains a first mask pattern and a second less diffractive mask pattern.
In einem zweiten Schritt S2 werden ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv bereitgestellt.In a second step S2, a lighting system and a projection lens are provided.
In einem dritten Schritt S3 wird die Maske mit Projektionslicht beleuchtet, das in einer Beleuchtungspupille einen ersten Bereich und einen diesen nicht überlappenden zweiten Bereich durchtreten hat.In a third step S3, the mask is illuminated with projection light, which has passed through a first region and a second region which does not overlap in an illumination pupil.
In einem vierten Schritt S4 wird ein Bild des ersten Maskenmusters mit Licht erzeugt, das in der Beleuchtungspupille den ersten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde.In a fourth step S4, an image of the first mask pattern is generated with light that has passed through the first region in the illumination pupil and has been diffracted by the first mask pattern.
In einem fünften Schritt S5 wird ein Bild des zweiten Maskenmusters mit Licht erzeugt, das in der Beleuchtungspupille den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem zweiten Maskenmuster gebeugt wurde.In a fifth step S5, an image of the second mask pattern is generated with light which has passed through the second region in the illumination pupil and has been diffracted by the second mask pattern.
In einem sechsten Schritt S6 wird Licht abgeblendet, das in der Beleuchtungspupille den zweiten Bereich durchtreten hat und von dem ersten Maskenmuster gebeugt wurde.In a sixth step S6, light is dimmed which has passed through the second region in the illumination pupil and has been diffracted by the first mask pattern.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |