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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
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Stand der Technik
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Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d.h. bei Wellenlängen unterhalb von 15 nm (z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm), werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Des Weiteren wird bei der EUV-Lithographie die Maske bzw. das Retikel in Reflexion betrieben, so dass zur Trennung des an der Maske reflektierten Lichtkegels von dem auf die Maske einfallenden Lichtkegel ein hinreichend schräger Hauptstrahlwinkel des auf die Maske auftreffenden bzw. von dieser ausgehenden Strahlenbündels erforderlich wird, wie lediglich schematisch in 3 angedeutet ist (wobei in 3 das auf die Maske auftreffende Lichtbündel mit „301“ und das an der Maske reflektierte Lichtbündel mit „302“ bezeichnet ist). Dabei sind in 3 noch sowohl der bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung letzte Spiegel 310 der Beleuchtungseinrichtung als auch der bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung erste Spiegel 320 des Projektionsobjektivs angedeutet.
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Ein aus Ansätzen zur Steigerung der numerischen Apertur resultierendes, in der Praxis auftretendes Problem ist die zunehmende „Winkelbelastung“ der Maske, welche wiederum mit pupillenabhängigen Abschattungseffekten im mikrolithographischen Abbildungsprozess und damit einer Beeinträchtigung des Abbildungsverhaltens bzw. der Effizienz der Maske einhergehen und zu einer Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage führen kann.
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Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf
WO 2012/041807 A1 verwiesen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche eine Steigerung des Auflösungsvermögens ohne Beeinträchtigung des Abbildungsverhaltens bzw. der Effizienz der Maske ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnete Maske mit elektromagnetischer Strahlung beleuchtet und das Projektionsobjektiv diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet;
- – wobei das Projektionsobjektiv wenigstens einen Spiegel mit einem Loch aufweist;
- – wobei dieser Spiegel derart angeordnet ist, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage zumindest ein Teil der elektromagnetischen Strahlung vor dem Auftreffen auf die Objektebene durch dieses Loch geführt wird; und
- – wobei der in der nullten Beugungsordnung an der Maske reflektierte Anteil dieser elektromagnetischen Strahlung durch das Loch zurückgeführt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Projektionsbelichtungsanlage eine im Wesentlichen senkrechte (d.h. parallel zur Normalen auf der Objektebene bzw. dem Retikel erfolgende) Retikelbeleuchtung zu realisieren und hierbei einerseits die eingangs beschriebenen Abschattungsprobleme bei der Steigerung des Auflösungsvermögens zu vermeiden, andererseits aber auch – wie im Weiteren noch näher beschrieben – nach Möglichkeit einen unerwünschten zusätzlichen Transmissionsverlust infolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen zu vermeiden.
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Um die vorstehend genannten Ziele zu realisieren, wird erfindungsgemäß insbesondere zunächst der herkömmliche Ansatz eines obskurationsfreien Projektionsobjektivs aufgegeben und stattdessen die Maske bzw. das Retikel durch ein zentrales Loch in einem (insbesondere pupillennahen) Spiegel des Projektionsobjektivs beleuchtet. Hierbei macht sich nun die Erfindung den Umstand zunutze, dass die erfindungsgemäße Eliminierung der nullten Beugungsordnung effektiv zu einer Frequenzverdoppelung insofern führt, als nur die beiden ersten Beugungsordnungen (d.h. die –1 und die +1 Beugungsordnung) zum in der Bildebene des Projektionsobjektivs befindlichen Wafer gelangen.
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Des weiteren beinhaltet die vorliegende Erfindung das Konzept, die vorstehend beschriebene Retikelbeleuchtung durch ein in einem Objektivspiegel vorhandenes Loch hindurch in einem System zu realisieren, welches ohnehin eine Obskuration insofern aufweist, als zur Realisierung höherer numerischer Aperturen ein weiterer Objektivspiegel (typischerweise der bildebenenseitig letzte Spiegel des Projektionsobjektivs) ein Loch zur Strahldurchführung aufweist. Dieses zuletzt genannte Loch kann dann nämlich an einer zum Loch in dem zuerst genannten Spiegel (durch welches das Beleuchtungslicht zur Maske geführt wird) konjungierten Position angeordnet sein mit der Folge, dass die erfindungsgemäße Eliminierung der nullten Beugungsordnung des von der Maske ausgehenden Strahlenbündels deshalb nicht mit einem zusätzlichen Transmissionsverlust einhergeht, weil das Licht dieser Beugungsordnung ohnehin (aufgrund der besagten Obskuration im Projektionsobjektiv) verloren geht.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die in der Objektebene angeordnete Maske geblazete Strukturen auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die bildseitige Apertur NAb des Projektionsobjektivs einen Wert von wenigstens 0.45, insbesondere einen Wert von wenigstens 0.5, weiter insbesondere einen Wert von wenigstens 0.55, auf.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1a eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Aufbaus sowie des Funktionsprinzips einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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1b eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Aufbaus sowie des Funktionsprinzips einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Aufbaus sowie des Funktionsprinzips einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problems.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1a zeigt eine lediglich schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus sowie Funktionsprinzips einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei kann die Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage typischerweise einen Feldfacettenspiegel und einen Pupillenfacettenspiegel (in 1a jeweils nicht dargestellt) aufweisen, wobei auf den Feldfacettenspiegel das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche z.B. eine Plasmalichtquelle und einen Kollektorspiegel umfasst, gelenkt wird. Die Spiegelelemente bzw. Facetten des Feldfacettenspiegels sind unabhängig voneinander verstellbar, wodurch sich unterschiedliche Beleuchtungswinkelverteilungen auf einer in der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Maske realisieren lassen. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird.
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Gemäß 1a trifft in einem erfindungsgemäßen Aufbau von der Beleuchtungseinrichtung kommendes Licht durch ein in einem Spiegel 100 des Projektionsobjektivs vorhandenes, zentrales Loch 101 auf eine abzubildende Strukturen aufweisende Maske 150, wobei die in der nullten Beugungsordnung von der Maske 150 reflektierte Strahlung durch das Loch 101 zurückgeführt wird und demzufolge (da es nicht am Spiegel 100 reflektiert wird) nicht zum Wafer gelangt. Gemäß 1a gelangen lediglich die +1. sowie –1. Beugungsordnung des von der Maske 150 bzw. der Objektebene OP des Projektionsobjektivs ausgehenden Lichtes bis zum Wafer.
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Der vorstehend beschriebene Umstand der Eliminierung der nullten Beugungsordnung hat zur Folge, dass die Strahlen in den beiden interferierenden Beugungsordnungen (d.h. in der +1. und –1. Beugungsordnung) in einem größeren Winkel zueinander stehen als dies zwischen der nullten und der ersten Beugungsordnung der Fall wäre, mit der Folge, dass das am Wafer entstehende Bild mit einem Linienabstand erzeugt wird, welches gegenüber dem auf der Maske 150 vorhandenen Linienabstand halbiert ist.
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Im Ergebnis werden erfindungsgemäß aufgrund der im Wesentlichen senkrechten Retikelbeleuchtung die eingangs beschriebenen, unerwünschten Abschattungseffekte vermieden.
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Zwar geht grundsätzlich infolge der erfindungsgemäßen Eliminierung der nullten Beugungsordnung aufgrund der Zurückführung der in dieser nullten Beugungsordnung an der Maske reflektierten Strahlung durch das vorstehend beschriebene, im Spiegel vorhandene Loch der betreffende Strahlungsanteil verloren. Allerdings kommt dieser Aspekt dann nicht zum Tragen, wenn das Projektionsobjektiv ohnehin eine Obskuration an geeigneter Stelle aufweist.
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Mit anderen Worten kann sich die Erfindung den Umstand zu Nutze machen, dass die erfindungsgemäß eliminierte nullte Beugungsordnung ohnehin (d.h. auch wenn sie durch das Projektionsobjektiv hindurchgeführt würde) nicht zum Wafer gelangen würde, wenn z.B. im bildebenenseitig letzten Spiegel des Projektionsobjektivs zur Realisierung einer möglichst hohen numerischen Apertur ebenfalls ein Loch vorhanden ist.
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Erfindungsgemäß kann somit im Ergebnis die Vermeidung unerwünschter Abschattungseffekte in hochaperturigen Systemen auch ohne Inkaufnahme eines zusätzlichen Transmissionsverlustes erzielt werden.
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Gemäß 1b kann in einer weiteren Ausführungsform auch ein Spiegelelement 100a vorgesehen sein, welcher das (in diesem Falle aus einer anderen Richtung eintreffende) Beleuchtungslicht zur Maske 150 lenkt. Dieses Spiegelelement 100a lenkt das von der Maske 150 in der nullten Beugungsordnung zurückkommende Licht wieder in die Beleuchtungseinrichtung und somit nicht zum Wafer, wodurch ebenfalls analog zu der vorstehend anhand von 1a beschriebenen Ausführungsform ein Teil des Abbildungslichts ausgeblendet wird. Das Spiegelelement 100a kann in Ausführungsformen auch auf dem Spiegel 100 befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet sein (wobei der Spiegel hierbei in Ausführungsformen gegebenenfalls auch als durchgehender Spiegel ohne Loch ausgebildet sein kann).
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2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform, welche sich von derjenigen aus 1a bzw. 1b dadurch unterscheidet, dass die in der Objektebene OP des Projektionsobjektivs angeordnete Maske 250 geblazete Strukturen 251 aufweist. Durch diese Ausgestaltung kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass bei vergleichsweise groben Strukturen auf der Maske ein hoher Strahlungsanteil im Aufbau von 1a durch das Loch 101 zurückgeführt und damit eliminiert würde, wodurch sowohl die Transmission als auch das Abbildungsergebnis gegebenenfalls zu stark gestört würden. Durch die gemäß 2 vorhandenen, geblazeten Strukturen 251 kann nun erreicht werden, dass die in der nullten Beugungsordnung von der Objektebene OP ausgehende Strahlung infolge der Ablenkung an den geblazeten Strukturen 251 nicht wie in 1a–b eliminiert wird, sondern doch über das Projektionsobjektiv zum Wafer gelangen kann.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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