DE10301799B4 - Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer optischen Komponente - Google Patents

Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer optischen Komponente Download PDF

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Abstract

Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zur Erzeugung eines Bildes eines in einer Objektebene (13) angeordneten Retikels (16) in einer Bildebene (44) mit einer Lichtquelle (12) zur Erzeugung von Projektionslicht (18), mit einem Projektionsobjektiv (22) und mit einer optischen Korrektureinrichtung (60, 66, 68, 70, 72) zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer optischen Komponente (26) des Projektionsobjektivs (22), dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) der Korrektureinrichtung in einem Korrekturmodus der Projektionsbelichtungsanlage (10) Projektionslicht (18) auf einen Korrekturbereich (64) auf der optischen Komponente (26) richtbar ist, der in einem Projektionsmodus nicht oder nur zu einem geringen Teil dem Projektionslicht (18) ausgesetzt ist und sich an einen Projektionsbereich (62) auf der optischen Komponente (26), der in dem Projektionsmodus dem Projektionslicht (18) ausgesetzt ist, unmittelbar anschließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für die Mikrolithographie, zur Erzeugung eines Bildes eines in einer Objektebene angeordneten Retikels in einer Bildebene mit einer Lichtquelle zur Erzeugung von Projektionslicht, mit einem Projektionsobjektiv und mit einer optischen Korrektureinrichtung zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer optischen Komponente des Projektionsobjektivs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer derartigen optischen Komponente.
  • Eine Vorrichtung sowie ein Verfahren dieser Art sind aus der EP 823 662 A2 bekannt.
  • Die Abbildungsqualität von Projektionsobjektiven mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen, wie sie etwa zur Herstellung hochintegrierter Schaltkreise verwendet werden, wird oftmals durch Abbildungsfehler beeinträchtigt, die erst im Laufe des Betriebs auftreten. Dabei wird unterschieden zwischen Abbildungsfehlern, die auf reversiblen Effekten beruhen, und solchen, die durch irreversible Effekte verursacht werden. Ein reversibler Effekt ist beispielsweise in der Regel die beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auftretende Erwärmung optischer Komponenten des Projektionsobjektivs, die durch Absorption von kurzwelligem Projektionslicht hervorgerufen wird. Diese Erwärmung führt dort, wo Projektionslicht durch die optische Komponente hindurchtritt, zu einer Wärmeausdehnung und dadurch zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften in diesem Bereich. Fällt die diesen Effekt bewirkende Ursache, nämlich das Projektionslicht, weg, so stellen sich die ursprünglichen optischen Eigenschaften der optischen Komponenten wieder her.
  • Daneben werden irreversible Effekte beobachtet, die ebenfalls durch das Projektionslicht induziert werden. Hierzu zählen z. B. die sog. "Compaction" und die "Rarefaction", worunter eine lokale Verdichtung bzw. Ausdehnung des Materials verstanden wird, aus dem die optische Komponente besteht. Diese Effekte sind zwar relativ schwach, jedoch kehrt das Material nach Beendigung der Belichtung nicht wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Aufgrund dieser Irreversibilität können sich die Wirkungen dieser Effekte im Laufe der Betriebsdauer so aufsummieren, daß schließlich aufwendige Korrekturmaßnahmen erforderlich werden oder sogar einzelne optische Komponenten ausgetauscht werden müssen.
  • Eine aus der DE 199 63 588 A1 bekannte Vorrichtung ist zur Korrektur von reversiblen Abbildungsfehlern vorgesehen, die durch Erwärmung hervorgerufen werden. Hierzu wird eine bessere Homogenisierung der Temperaturverteilung in optischen Komponenten derartiger Projektionsobjektive angestrebt. Bei einem der dort beschriebenen Ausführungsbeispiele sind zusätzliche Ausgleichslichtquellen vorgesehen, mit denen Abschnitte der optischen Komponenten beleuchtet werden, die ansonsten von dem Projektionslicht nicht durchdrungen werden. Zusätzlich sind diese Bereiche mit Absorptions-Schichtsegmenten versehen, die eine erhöhte Absorption des Ausgleichslichts bewirken. Obwohl die Lichtbündel des Projektionslichts und des Ausgleichslichts so räumlich voneinander getrennt sind, daß das Ausgleichs licht nicht in den Strahlengang des Projektionslichts gelangen kann, wird auf diese Weise eine sehr gute Homogenisierung der Temperaturverteilung in der optischen Komponente erzielt. Der Grund hierfür liegt darin, daß sich trotz der eher geringen Wärmeleitung in derartigen optischen Komponenten die Wärme auch in die Zwischenbereiche ausbreitet, die weder von Projektionslicht noch von Ausgleichslicht durchdrungen werden.
  • Es hat sich allerdings gezeigt, daß mit derartigen Vorrichtungen irreversiblen Effekten wie etwa der "Compaction" nicht wirksam begegnet werden kann.
  • Aus der DE 100 00 191 A1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt, bei der ein optisches Element von einem schlitzförmigen Lichtfeld durchsetzt wird. Um den Umfang des optischen Elements herum verteilt sind mehrere Lichtquellen angeordnet, die Ausgleichslicht in das optische Element einkoppeln, und zwar im wesentlichen senkrecht zu dessen optischen Achse. Dadurch werden insbesondere die Außenbereiche des optischen Elements erwärmt, wodurch eine Homogenisierung der Temperaturverteilung erzielt wird. Aufgrund der seitlichen Einkopplung des Ausgleichslichts läßt sich der davon durchsetzte Bereich des optischen Elements jedoch nicht genau festlegen.
  • Bei einer aus der DE 101 40 208 A1 bekannten Projektionsbelichtungsanlage werden Linsen mit Hilfe eines scannerartig über die Linsenoberfläche geführten Laserstrahls gezielt erwärmt. Der zu erwärmende Bereich läßt sich auf diese Weise zwar relativ genau festlegen, der konstruktive Aufwand für die Einkopplung des Laserlichts ist jedoch vergleichsweise hoch.
  • Aus der EP 0 823 662 A2 ist eine Projektionsbelichtungs anlage bekannt, bei der Korrekturlicht mit einer Wellenlänge, für die der während der Projektion zu belichtende Fotolack unempfindlich ist, gezielt auf Bereiche auf Linsen gerichtet wird, die praktisch nahtlos an den von Projektionslicht beleuchteten Bereich anschließen. Die Verwendung langwelligen Ausgleichslichts, das nicht zu einer Belichtung des Fotolacks führt, erlaubt eine Erwärmung der Außenbereiche des optischen Elements während des Projektionsbetriebs. Allerdings ist auch hier der konstruktive Aufwand für die Bereitstellung des Ausgleichslichts relativ hoch.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß damit durch irreversible Effekte hervorgerufene Abbildungsfehler in Projektionsobjektiven besonders wirksam verringert werden können.
  • Bei einer Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch ein Korrekturelement der Korrektureinrichtung in einem Korrekturmodus der Projektionsbelichtungsanlage Projektionslicht auf einen Korrekturbereich auf der optischen Komponente richtbar ist, der in einem Projektionsmodus nicht oder nur zu einem geringen Teil dem Projektionslicht ausgesetzt ist und sich an einen Projektionsbereich auf der optischen Komponente, der in dem Projektionsmodus dem Projektionslicht ausgesetzt ist, unmittelbar anschließt.
  • Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Korrekturelement einer Korrektureinrichtung in einem Korrekturmodus der Projektionsbelichtungsanlage Projektionslicht auf einen Korrekturbereich auf der optischen Komponente richtet, der in einem Projektionsmodus nicht oder nur zu einem geringen Teil dem Projektionslicht ausgesetzt ist und sich an einen Projektionsbereich auf der optischen Komponente, der in dem Projektionsmodus dem Projektionslicht ausgesetzt ist, unmittelbar anschließt.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß irreversible lichtinduzierte Effekte wie etwa die "Compaction" ihre größte Störwirkung dort entfalten, wo sich die damit zusammenhängenden Materialeigenschaften am stärksten ändern. Da das Projektionslicht viele optische Komponenten scharf begrenzt durchtritt, ändern sich die Materialeigenschaften dort, wo das Material den Randbereichen des Lichtbündels ausgesetzt ist, sehr abrupt, denn dort hat die Lichtintensität ihren größten Gradienten. Durch diese sehr inhomogene Verteilung der Materialeigenschaften innerhalb der optischen Komponenten ist es nachträglich kaum möglich, durch herkömmliche Korrektur- oder Kompensationsmaßnahmen wie etwa der Nachbearbeitung von Linsenoberflächen oder durch Einfügen optischer Korrekturkomponenten Abhilfe zu schaffen.
  • Die vorliegende Erfindung setzt nun genau an diesem Punkt an, indem durch zwischenzeitliches Bestrahlen eines unmittelbar an den Projektionsbereich angrenzenden Korrekturbereichs mit Projektionslicht auch dort die Materialeigenschaften verändert werden. Auf diese Weise verringert sich der Gradient der Materialeigenschaften und kann außerdem weiter zu den achsenfernen Bereichen der optischen Komponente verlegt werden, so daß er sich auf die Abbildungseigenschaften der Komponente weniger auswirkt. Auch wenn durch diese Maßnahme die irreversiblen lichtinduzierten Effekte natürlich nicht eliminiert werden können, so erlaubt es die dadurch erzielbare Homogenisierung den Materialeigenschaften dennoch, die Lebensdauer der optischen Komponenten erheblich zu verlängern. Außerdem ist es aufgrund der homogeneren Materialeigenschaften nun viel leichter möglich, degradierte optische Komponenten mit an sich bekannten Mitteln zu korrigieren.
  • Die Erfindung ist auch bei der lichtinduzierten irreversiblen Degradation von Antireflexschichten verwendbar, die auf die Oberfläche der optischen Komponenten aufgebracht sind und in diesem Zusammenhang als deren Bestandteil angesehen werden. Hier hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich das Projektionslicht zwar nicht auf die Antireflexwirkung, jedoch auf andere optische Eigenschaften dieser Schichten ungünstig auswirkt. Auch hier ist die Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften dort am stärksten, wo die Schichten bei der Projektionsbelichtung dem stärksten Intensitätsgradienten ausgesetzt sind.
  • Da erfindungsgemäß der dem Projektionslicht ausgesetzte Korrekturbereich bis unmittelbar an den Projektionsbereich heranreicht, der im Projektionsmodus Projektionslicht ausgesetzt ist, kann die Korrektureinrichtung nur dann eingesetzt werden, wenn keine Projektionsbelichtung stattfindet. Ansonsten würde das zur Korrektur verwendete Projektionslicht die Projektion stören. Wie häufig die Projektionsbelichtungsanlage im Korrekturmodus betrieben wird, hängt insbesondere davon ab, wie stark die Effekte sind, deren Wirkung durch die Homogenisierung abgeschwächt werden soll. Bei schwachen Effekten kann es ausreichend sein, nur in größeren Zeitabständen in den Korrekturmodus überzuwechseln, beispielsweise beim Wechsel des Retikels. Bei stärkeren Effekten hingegen kann es vorzuziehen sein, während jeder Belichtungspause beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage, die länger als eine vorgebbare Zeitspanne ist, in den Korrekturmodus zu wechseln.
  • Um bei dem Wechsel von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus das von der Lichtquelle erzeugte Projektionslicht auf den Projektionsbereich zu lenken, ist vorzugsweise das Korrekturelement in den Strahlengang des Projektionslichts zwischen der Lichtquelle und der optischen Komponente einführbar. Auf diese Weise lassen sich die Abmessungen des Korrekturbereichs erheblich einfacher festlegen, als dies bei anderen Maßnahmen zum Ablenken des Projektionslichts, zum Beispiel durch Umlenkung des Projektionslichts über verstellbare Spiegel-, möglich wäre.
  • Prinzipiell kann bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das Korrekturelement an unterschiedlichen Orten innerhalb des Strahlengangs des Projektionslichts zwischen der Lichtquelle und der optischen Komponente einführbar sein.
  • Als Korrekturelement in Betracht kommt beispielsweise ein meist ohnehin vorhandenes, in einer Pupillenebene angeordnetes Filter, das zur Einstellung der Raumwinkelverteilung des Projektionslichts in der Objektebene vorgesehen ist und beispielsweise als Loch- oder Ringblende ausgeführt sein kann.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Korrekturelement beim Wechsel von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus gegen das Retikel austauschbar. Ein derartiges Korrekturelement lässt sich auch bei bereits vorhandenen Projektionsbelichtungsanlagen nachrüsten, da das Korrekturelement bei Bedarf einfach anstelle des Retikels in den Strahlengang eingeführt wird. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich der Korrekturmodus und der Projektionsmodus zeitlich nicht überschneiden.
  • Das zum Ablenken des Projektionslichts im Korrekturmodus verwendete Korrekturelement kann beispielsweise zumindest ein refraktives optisches Element enthalten, das so ausgeführt sein kann, daß es im Korrekturmodus die dem Projektionslicht ausgesetzte Fläche auf der optischen Komponente gegenüber der entsprechenden Fläche im Projektionsmodus vergrößert. Vorzugsweise geschieht dies dadurch, daß das Korrekturelement den maximalen Beleuchtungswinkel hindurchtretenden Projektionslichts vergrößert.
  • Realisiert werden kann ein derartiges Korrekturelement etwa durch einen Keil, insbesondere einen Doppelkeil, oder eine negative Zylinderlinse. Diese Korrekturelemente sind besonders für Projektionsbelichtungsanlagen mit schlitzförmiger Projektionsblende geeignet. Bei dem Korrekturelement kann es sich aber auch um ein Phasengitter handeln, das gegenüber refraktiven Korrekturelementen den Vorteil einer sehr geringen Bauhöhe aufweist. Möglich ist auch eine Kombination unterschiedlicher Korrekturelemente.
  • Eine solche Kombination ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die verwendeten Korrekturelemente das Projektionslicht nur in einer Raumrichtung aufweiten, wie dies beispielsweise bei einem Doppelkeil der Fall ist. Eine Aufweitung des Projektionslichts in beiden Raumrichtungen lässt sich dann beispielsweise durch eine Kombination zweier solcher um 90 Grad zueinander verdrehter Korrekturelemente erzielen. Es ist jedoch auch möglich, lediglich ein derartiges Korrekturelement zu verwenden und die Aufweitung in der anderen Raumrichtung mit Hilfe des bereits erwähnten Transmissionsfilters zu erzielen, das ohnehin zur Einstellung der Raumwinkelverteilung des Projektionslichts vorhanden ist.
  • Zum Einführen des Korrekturelements in den Strahlengang wird vorzugsweise eine Verfahreinrichtung verwendet, die gleichzeitig auch zum Transport eines anderen Objekts vorgesehen sein kann. Falls die Korrektureinrichtung in der Objektebene angeordnet sein soll, kann es sich hierbei insbesondere um die Verfahreinrichtung für das Retikel handeln. Denkbar sind aber auch Verfahreinrichtungen für Transmissionsfilter, die in den Strahlengang bei Bedarf eingeführt werden können.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
  • 1: eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage mit einer Korrektureinrichtung in geschnittener, stark vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung in einem Projektionsmodus;
  • 2: die Intensitätsverteilung des von einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 erzeugten Projektionslichts an der Oberseite einer Eingangslinse des Projektionsobjektivs in einer dreidimensionalen Darstellung;
  • 3: einen Ausschnitt aus der Projektionsbelichtungsanlage aus 1, dargestellt in einem Korrekturmodus;
  • 4: eine von Projektionslicht bestrahlte Fläche auf der Oberseite der Eingangslinse des Projektionsobjektivs im Korrekturmodus und im Projektionsmodus;
  • 5: eine nicht maßstäbliche Seitenansicht eines als Korrekturelement verwendeten Doppelkeils;
  • 6: eine nicht maßstäbliche Seitenansicht einer als Korrekturelement verwendeten Zylinderlinse;
  • 7: eine nicht maßstäbliche Seitenansicht einer als Korrekturelement verwendeten Mikrolinsenanordnung;
  • 8: eine nicht maßstäbliche Seitenansicht eines als Korrekturelement verwendeten Phasengitters;
  • 9: die sich bei Verwendung eines Doppelkeils als Korrekturelement ergebende Intensitätsverteilung an der Oberseite der Eingangslinse des Projektionsobjektivs in einer dreidimensionalen Darstellung;
  • 10: die sich bei Verwendung einer Mikrolinsenanordnung als Korrekturelement ergebende Intensitäts verteilung an der Oberseite der Eingangslinse des Projektionsobjektivs in einer dreidimensionalen Darstellung;
  • 11a und 11b: Schnitte durch die in den 2, 9 und 10 dargestellten Intensitätsverteilungen in Längs- bzw. Querrichtung.
  • In 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage in einer vereinfachten, nicht maßstäblichen Schnittdarstellung gezeigt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 ist zur mikrolithographischen Herstellung hochintegrierter elektrischer Schaltkreise vorgesehen und weist eine nur schematisch angedeutete Lichtquelle 12 auf, bei der es sich beispielsweise um einen Argon-Fluorid-Excimer-Laser handeln kann. Zwischen der Lichtquelle 12 und einer Objektebene 13 ist eine ebenfalls nur schematisch angedeutete Beleuchtungsoptik 14 angeordnet, die von der Lichtquelle 12 erzeugtes Projektionslicht 18 derart aufweitet, daß ein Projektionsbereich der Objektebene 13 möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Bei dem in 1 dargestellten Projektionsmodus der Projektionsbelichtungsanlage 10 befindet sich in der Objektebene 13 ein Retikel 16, das in an sich bekannter und deswegen in 1 nicht näher dargestellter Weise in der mit einem Pfeil 17 angedeuteten Richtung aus dem Strahlengang des Projektionslichtes herausgefahren werden kann, um es auf diese Weise gegen ein anderes Retikel auszutauschen.
  • Das von der Beleuchtungsoptik 14 aufgeweitete Projektionslicht 18, das in 1 nur mit zwei parallelen Strahlen angedeutet ist, gelangt von der Objektebene 13 in ein insgesamt mit 22 bezeichnetes katadioptrisches Pro jektionsobjektiv, d. h. ein Objektiv, das sowohl refraktive als auch reflektive optische Komponenten enthält.
  • Die in einem Gehäuse 24 des Projektionsobjektivs 22 enthaltenen optischen Komponenten sind in 1 nur unvollständig und vereinfacht wiedergegeben. Beispielhaft sind dabei ein Strahlteilerwürfel 28, zwei im Strahlengang zwischen dem Strahlteilerwürfel 28 und einem Abbildungsspiegel 30 angeordnete stehende Linsen 32 und 34 und ein Umlenkspiegel 36 dargestellt, der das von dem Abbildungsspiegel 30 reflektierte Licht auf einen mit liegenden Linsen 38, 40 und 42 angedeuteten refraktiven Teil des katadioptrischen Projektionsobjektivs 22 wirft. Von dort aus gelangt das Projektionslicht auf einen in der Bildebene des Projektionsobjektivs 22 angeordneten Wafer 44.
  • Eingangsseitig weist das Projektionsobjektiv 22 eine Eingangsoptik auf, von der lediglich die erste Linse dargestellt und mit 26 bezeichnet ist.
  • 2 zeigt die Intensitätsverteilung des Projektionslichts 18, wie sie von der Beleuchtungsoptik 14 im Zusammenwirken mit einer schlitzförmigen Blende 15 an der Oberfläche der Eingangslinse 26 erzeugt wird, wenn kein Retikel 16 in der Objektebene 13 angeordnet ist. Im Projektionsmodus der Projektionsbelichtungsanlage 10, d. h. bei im Strahlengang des Projektionslichts angeordnetem Retikel 16, wird diese Intensitätsverteilung durch das Retikel 16 der Maskengeometrie entsprechend abgeändert, wobei jedoch die Einhüllende der resultierenden Verteilung im wesentlichen erhalten bleibt.
  • In 2 ist erkennbar, daß sich die Intensitätsver verteilung aufgrund der schlitzförmigen Projektionsblende 15 auf der Oberseite der Eingangslinse 26 annähernd als Rechteckfunktion beschreiben läßt. Die Intensitätsverteilung weist einen zentralen Bereich 50 auf, in dem die Intensität des Projektionslichts 18 weitgehend konstant ist.
  • Der Bereich 50 der Intensitätsverteilung wird in den beiden Raumrichtungen X und Y durch jeweils zwei Längs- und Querflanken 52 bzw. 54 begrenzt. In diesem Bereich sinkt die Intensität des Projektionslichts 18 stark ab, so daß hier der größte Intensitätsgradient auftritt. Die endliche Steilheit dieser Flanken wird durch Beugungserscheinungen an der Projektionsblende 15 hervorgerufen.
  • Wenn ein Lichtbündel mit der in 2 gezeigten Intensitätsverteilung die Eingangslinse 26 durchsetzt, ruft das Projektionslicht in dieser und ggfs. auch nachfolgenden optischen Komponenten Materialveränderungen hervor, die teils reversibel, teils irreversibel sind.
  • Zu den reversiblen Materialveränderungen zählt in der Regel insbesondere die Ausdehnung aufgrund der Wärme, die in der Eingangslinse 26 infolge von Absorption des Projektionslichts 18 entsteht. Da die wärme – wenn auch aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit nur langsam – zu den Rändern der Eingangslinse 26 abtransportiert wird, stellt sich eine Temperaturverteilung in der Eingangslinse 26 ein, die wesentlich flachere Flanken als die Intensitätsverteilung gemäß der 2 aufweist. Dementsprechend verändern sich die optischen Eigenschaften aufgrund der Wärmeausdehnung relativ kontinuierlich über die Eingangslinse 26 hinweg.
  • Irreversible Materialveränderungen wie etwa das "Compaction" oder "Rarefaction" rühren direkt von der Wechsel wirkung der Projektionslichts mit dem Material her. Daher können diese Auswirkungen auch nicht "zerfließen", sondern sind sehr weitgehend auf den Bereich der Eingangslinse 26 beschränkt, der der Intensitätsverteilung nach Figur 2 aufgesetzt ist. Es versteht sich, daß diese Intensitätsverteilung sich über die Ausdehnung der Eingangslinse 26 in axialer Richtung hinweg aufgrund der Abbildungseigenschaften der Linse verändert.
  • Irreversible Degradationen der Eingangslinse 26 lassen sich dort mit an sich bekannten Mitteln korrigieren, wo das Projektionslicht 18 mit weitgehend konstanter Intensität durch die Linse hindurchtritt. Dies trifft für den zentralen Bereich der Eingangslinse 26 zu, der räumlich dem Bereich 50 der Intensitätsverteilung gemäß 2 ausgesetzt ist. Dort jedoch, wo sich die Intensität stark ändert, d. h. im Bereich der Längs- und Querflanken 52 bzw. 54, kommt es zu irreversiblen Materialveränderungen in der Eingangslinse 26, die sich aufgrund ihrer räumlichen Begrenzung entlang eines Randbereichs 56 (siehe 1) erstrecken. In diesen Bereichen ändert sich die Materialeigenschaft abrupt, so daß eine konventionelle Korrektur der hierdurch verursachten Abbildungsfehler praktisch unmöglich ist.
  • Um diesen Randbereich 56 räumlich zum Rand der Eingangslinse 26 hin auszudehnen bzw. zu verschieben, weist die Projektionsbelichtungsanlage 10 ein Korrekturelement 60 auf, das anstelle des Retikels 16 in einem Korrekturmodus der Projektionsbelichtungsanlage 10 in den Strahlengang des Projektionslichts eingebracht werden kann.
  • 3 zeigt die oberen Teile der Projektionsbelichtungsanlage 10 in diesem Korrekturmodus. Das Korrekturelement 60 bewirkt, daß sich der maximale Beleuchtungs winkel des Projektionslichts vergrößert, so daß nunmehr ein größerer Bereich der Eingangslinse 26 von Projektionslicht durchsetzt wird. Aufgrund der von dem Korrekturelement 60 erzeugten Strahlaufweitung verlaufen die Randstrahlen des Projektionslichts 18 nunmehr näher am Rand der Eingangslinse 26. Dadurch wird in dem Korrekturmodus auch der Übergangsbereich 56' nach außen hin verbreitert.
  • 4 zeigt die von Projektionslicht 18 bestrahlte Fläche auf der der Beleuchtungsoptik 14 zugewandten Oberseite der Eingangslinse 26 im Projektionsmodus und im Korrekturmodus. Der Projektionsbereich 62 entspricht dabei der Fläche, die in dem in 1 dargestellten Projektionsmodus von Projektionslicht 18 durchsetzt wird. In dem in 3 gezeigten Korrekturmodus vergrößert sich die bestrahlte Fläche aufgrund der Aufweitung der Beleuchtungswinkelverteilung, so daß zusätzlich zum Projektionsbereich 62 auch ein sich unmittelbar daran anschließender Korrekturbereich 64 beleuchtet wird.
  • Da es zum Zwecke der Homogenisierung der Materialeigenschaften nur auf diesen zusätzlichen Korrekturbereich 64 ankommt, kann das Korrekturelement 60 auch derart beschaffen sein, daß im Korrekturmodus Licht nur oder ganz überwiegend auf diesen Korrekturbereich 64 gelenkt wird.
  • Das den Korrekturbereich 64 durchtretende Projektionslicht 18 ruft dort an der Oberfläche und auch in den darunter liegenden Bereichen der Eingangslinse 26 Materialveränderungen hervor, die ebenfalls irreversibel sind. Da sich der Korrekturbereich 64 unmittelbar an den Projektionsbereich 62 anschließt, ändern sich nun die Materialeigenschaften lokal weniger abrupt, da sich, wenn man über die Belichtung im Projektionsmodus und im Korrekturmodus mittelt, für das Projektionslicht ein breiterer Intensitätsverlauf mit flacheren Flanken als der in 2 dargestellte ergibt.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend für die Eingangslinse 26 angestellten Überlegungen auch für alle weiteren optischen Komponenten des Projektionsobjektivs 22 entsprechend gelten. Da durch jede weitere optische Komponente sich jedoch die Intensitätsverteilung ändert, variieren auch die Breite und die Anordnung des Korrekturbereichs 64 entsprechend. Dabei kann es u. U. auch vorkommen, daß bei einzelnen optischen Komponenten der Korrekturbereich verschwindet oder das Projektionslicht im Korrekturmodus die entsprechende Komponente sogar auf einer geringeren Fläche durchsetzt als im Projektionsmodus. Um bei allen optischen Komponenten eine Homogenisierung der optischen Eigenschaften im Randbereich zu erzielen, muß das Korrekturelement 60 derart ausgelegt sein, daß die dadurch hervorgerufene Aufweitung des Beleuchtungswinkels durch das dazwischen liegende Abbildungssystem auf die betreffende optische Komponente übertragen wird.
  • Die 5 bis 7 zeigen mögliche Realisierungen von Korrekturelementen 60, wie sie insbesondere bei schlitzförmigen Projektionsblenden 15 vorteilhaft eingesetzt werden können. Bei den Korrekturelementen handelt es sich im einzelnen in 5 um einen Doppelkeil 66, in 6 um eine plan-konkave Zylinderlinse 68, in 7 um eine Mikrolinsenanordnung und in 8 um ein optisches Phasengitter 72. Die Aufweitung der Winkelverteilung des Projektionsstrahles ist jeweils durch Randstrahlen des Projektionslichts angedeutet.
  • Die 9 und 10 zeigen Intensitätsverteilungen, wie sie an der Oberfläche der Eingangslinse 26 bei Ver wendung eines Doppelkeils 66 bzw. eines refraktiven optischen Elements 70 als Korrekturelement erzielt werden können. Im Vergleich zu der Intensitätsverteilung ohne Korrekturelement 60 nach 2 ist dabei deutlich zu erkennen, daß in beiden Fällen die Winkelverteilung des Projektionslichts 18 derart auf geweitet wird, daß es nunmehr auch die weiter zum Rand liegenden Bereiche der Eingangslinse 26 erreicht. Mit Hilfe der Mikrolinsenanordnung 70 läßt sich außerdem, wie dies in 10 gut zu erkennen ist, im Korrekturmodus eine Verringerung der Flankensteilheit und damit des Intensitätsgradienten erzielen. Die entlang der Symmetrieachse des Doppelkeils 66 liegende Verringerung der Intensität, die in 9 mit 74 bezeichnet ist, ist für die Homogenisierung der Materialeigenschaften weitgehend ohne Bedeutung, da es insoweit vor allem darauf ankommt, daß der Doppelkeil 66 Licht auf Bereiche der Eingangslinse 26 lenkt, die im Projektionsmodus keinem Projektionslicht ausgesetzt sind.
  • Die 11a und 11b zeigen die Intensitätsverteilungen an der Oberseite der Eingangslinse 26 in X-Richtung und Y-Richtung für den Doppelkeil 66 (punktiert), die Mikrolinsenanordnung 70 (strichpunktiert) und ohne jegliche Korrektureinrichtung 60 (durchgezogen). Den in den 11a und 11b dargestellten Intensitätsverteilungen entsprechen somit vertikale Schnitte in X- und Y-Richtung durch die in den 2, 9 und 10 jeweils dreidimensional dargestellten Intensitätsverteilungen. Auch hier ist zu erkennnen, daß es aufgrund der Korrekturelemente zu Aufweitungen der Winkelverteilung des Projektionsstrahles kommt.
  • Zum Übergang von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus ist lediglich ein in der Objektebene 13 angeordnetes Retikel 16 gegen das Korrekturelement 60 auszutauschen.
  • Hierfür kann beispielsweise eine ohnehin für das Auswechseln von Retikeln vorgesehene Verfahreinrichtung verwendet werden, die, da an sich bekannt, in den 1 und 3 mit 76 lediglich angedeutet ist. Ansonsten ist die Projektionsbelichtungsanlage 10 nicht zu modifizieren. Dies ermöglicht es, eine Belichtung der Korrekturbereiche 64 schnell und mit geringem Aufwand durchzuführen, so daß ein Umschalten in den Korrekturmodus auch in den ohnehin erforderlichen Belichtungspausen zwischen zwei Belichtungen möglich ist.
  • Bei einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Korrekturelement nicht in der Objektebene sondern oberhalb oder unterhalb von dieser oder in der Nähe einer sonstigen Feldebene der Beleuchtungsoptik in den Projektionsstrahlengang eingeführt. In diesem Falle braucht also das Retikel im Korrekturmodus nicht ausgefahren zu werden.

Claims (15)

  1. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zur Erzeugung eines Bildes eines in einer Objektebene (13) angeordneten Retikels (16) in einer Bildebene (44) mit einer Lichtquelle (12) zur Erzeugung von Projektionslicht (18), mit einem Projektionsobjektiv (22) und mit einer optischen Korrektureinrichtung (60, 66, 68, 70, 72) zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer optischen Komponente (26) des Projektionsobjektivs (22), dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) der Korrektureinrichtung in einem Korrekturmodus der Projektionsbelichtungsanlage (10) Projektionslicht (18) auf einen Korrekturbereich (64) auf der optischen Komponente (26) richtbar ist, der in einem Projektionsmodus nicht oder nur zu einem geringen Teil dem Projektionslicht (18) ausgesetzt ist und sich an einen Projektionsbereich (62) auf der optischen Komponente (26), der in dem Projektionsmodus dem Projektionslicht (18) ausgesetzt ist, unmittelbar anschließt.
  2. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) beim Wechsel von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus in den Strahlengang des Projektionslichts (18) zwischen der Lichtquelle (12) und der optischen Komponente (26) einführbar ist.
  3. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) beim Wechsel von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus gegen das Retikel (16) austauschbar ist.
  4. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 68, 70) zumindest ein refraktives optisches Element enthält.
  5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) den maximalen Beleuchtungswinkel hindurchtretenden Projektionslichts (18) vergrößert.
  6. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement einen Keil oder einen Doppelkeil (66), aufweist.
  7. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement ein Phasengitter (72) enthält.
  8. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Verfahreinrichtung (76) aufweist.
  9. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahreinrichtung (76) auch zum Transport des Retikels (16) dient.
  10. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement ein in einer Pupillenebene angeordnetes Transmissionsfilter zur Ein stellung der Raumwinkelverteilung des Projektionslichts (18) in der Objektebene ist.
  11. Verfahren zur Homogenisierung optischer Eigenschaften einer optischen Komponente (26) eines Projektionsobjektivs (22), das Bestandteil einer für die Mikrolithographie vorgesehenen Projektionsbelichtungsanlage (10) ist, durch die ein Bild eines in einer Objektebene (13) angeordneten Retikels (16) in einer Bildebene (44) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) einer Korrektureinrichtung in einem Korrekturmodus der Projektionsbelichtungsanlage (10) Projektionslicht (18) auf einen Korrekturbereich (64) auf der optischen Komponente (26) richtet, der in einem Projektionsmodus nicht oder nur zu einem geringen Teil dem Projektionslicht (18) ausgesetzt ist und sich an einen Projektionsbereich (62) auf der optischen Komponente (26), der in dem Projektionsmodus dem Projektionslicht (18) ausgesetzt ist, unmittelbar anschließt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 68, 70, 72) beim Wechsel von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus in den Strahlengang des Projektionslichts (18) zwischen der Lichtquelle (12) und der optischen Komponente (26) eingeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 70, 72) beim Wechsel von dem Projektionsmodus in den Korrekturmodus gegen das Retikel (16) ausgetauscht wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (60, 66, 70) den maximalen Beleuchtungswinkel des hindurchtretenden Projektionslichts (18) vergrößert.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Belichtungspause, die länger als eine vorgebbare Zeitspanne ist, in den Korrekturmodus gewechselt wird.
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