DE10314253B4

DE10314253B4 - Verfahren zur scannenden Beleuchtung eines Retikels sowie mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE10314253B4
Application number: DE2003114253
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Zeiler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2003-03-29
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-03-30
Also published as: DE10314253A1

Abstract

Verfahren zur scannenden Beleuchtung eines Retikels (14) mit Hilfe einer Beleuchtungsvorrichtung (12) in einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage (10), bei dem ein auf eine Bildebene (22) der Projektionsbelichtungsanlage (10) abzubildender strukturierter Bereich des Retikels (14) in einer Objektebene der Projektionsbelichtungsanlage (10) entlang einer Scanrichtung (34) durch ein von einer Blende (30) der Beleuchtungsvorrichtung begrenztes Projektionslichtbündel (18) hindurch bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) stationäres Beleuchten eines in der Scanrichtung (34) vorne liegenden Anfangsabschnitts eines Scanbereichs (48) des Retikels (14) durch ein erstes Transmissionsfilter (42) hindurch;
b) Beleuchten des Scanbereichs (48) des Retikels (14) in einem kontinuierlichen Scanvorgang;
c) stationäres Beleuchten eines in der Scanrichtung (34) hinten liegenden Endabschnitts des Scanbereichs durch ein zweites Transmissionsfilter (42') hindurch;
wobei der Transmissionsverlauf des ersten Transmissionsfilters (42) und der Transmissionsverlauf des zweiten Transmissionsfilters (42') derart gewählt sind, daß der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt des Scanbereichs in den Schritten a) bzw. c)...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur scannenden Beleuchtung eines Retikels mit Hilfe einer Beleuchtungsvorrichtung in einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage, bei dem ein auf eine Bildebene der Projektionsbelichtungsanlage abzubildender strukturierter Bereich des Retikels in einer Objektebene der Projektionsbelichtungsanlage entlang einer Scanrichtung durch ein von einer Blende der Beleuchtungsvorrichtung begrenztes Projektionslichtbündel bewegt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Lichtquelle zur Erzeugung von Projektionslicht, einer Blende, durch die das von der Lichtquelle erzeugbare Projektionslicht auf ein Projektionslichtbündel begrenzbar ist, einer Verfahreinrichtung zum Verfahren eines Retikels in einer Objektebene entlang einer Scanrichtung, und mit einem Projektionsobjektiv, mit dem ein strukturierter Bereich des Retikels auf eine Bildebene abgebildet werden kann.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der US 5 473 410 A bekannt.

Projektionsbelichtungsanlagen, wie sie etwa bei der Herstellung hochintegrierter elektrischer Schaltkreise eingesetzt werden, weisen eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines Retikels und ein Projektionsobjektiv auf, das durch das Retikel hindurchtretendes Projektionslicht aufnimmt und eine in dem Retikel enthaltene Struktur verkleinert auf eine lichtempfindliche Schicht abbildet, die auf einer Substratoberfläche aufgebracht ist.

Mit hochauflösenden Projektionsobjektiven läßt sich allerdings nur ein relativ kleiner Bereich der lichtempfindlichen Schicht auf dem Substrat in einem Schritt belichten. Daher hat man zunächst das Substrat in einem sogenannten Stepper nach jeder Einzelbelichtung schrittweise versetzt, um so die gesamte Fläche des Substrats belichten zu können.

Auch bei diesem Verfahren sind allerdings die bei einem Einzelbelichtungsvorgang belichtbaren Flächen auf dem Substrat begrenzt. Um auch großflächigere Muster abbilden zu können, wird zunehmend von einem Scanverfahren Gebrauch gemacht, bei dem das Retikel in einer kontinuierlichen Bewegung während der Belichtung über das Projektionsobjektiv hinweggeführt wird. Diese Bewegung ist synchronisiert mit einer entsprechenden Bewegung des Substrats, wobei dessen Geschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit des Retikels um das durch das Projektionsobjektiv vorgegebene Verkleinerungsverhältnis herabgesetzt ist. Diese Scanverfahren erlauben auch die Abbildung von in Scanrichtung sehr langen Retikeln auf das Substrat und wird häufig mit dem oben erläuterten schrittweisen Verfahren kombiniert ("step and scan"), um auf diese Weise mehrere großflächige Abbildungen auf dem Substrat zu erzeugen.

Bei dem Scanverfahren wird das Retikel durch eine schlitzförmige Blende hindurch beleuchtet, deren Abmessungen in Scanrichtung klein gegenüber den Abmessungen senkrecht dazu sind. Verwendet werden insbesondere rechteckige oder bogenförmige Schlitzgeometrien.

Die Verwendung derartiger Schlitzblenden ist allerdings insofern nicht ganz unproblematisch, als Retikel neben den abzubildenden strukturierten Bereichen auch solche Bereiche aufweisen, die nicht strukturiert sind. Diese nicht strukturierten Bereiche dürfen bei der Belichtung keinem Projektionslicht ausgesetzt sein. Die unstrukturierten Bereiche, die nicht abgebildet werden dürfen, befinden sich im allgemeinen zumindest am Rand des Retikels und umgeben die strukturierten Bereiche. Da die Bestrahlungsstärke und die Scangeschwindigkeit konstant sind, muß das beleuchtete Feld über die strukturierten Bereiche des Retikels hinausbewegt werden, um alle strukturierten Bereiche mit der vorgegebenen Bestrahlung zu beleuchten. Bei einer solchen Bewegung erfaßt das Projektionslicht jedoch auch die in Scanrichtung vorne und hinten liegenden unstrukturierten Bereiche des Retikels. Unter der Bestrahlung versteht man die über die Zeit aufintegrierte Bestrahlungsstärke pro Flächeneinheit (Einheit Jm^–2).

Aus der eingangs bereits erwähnten US 5 473 410 A ist eine Blende für die Beleuchtungsvorrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage bekannt, deren senkrecht zur Scanrichtung angeordnete Kanten verschiebbar angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Schlitzbreite so verändert werden, daß eine Beleuchtung unstrukturierter Bereiche des Retikels während des Scanvorgangs verhindert wird.

Die Synchronisation der verfahrbaren Kanten der Blende mit der Scanbewegung des Retikels erfolgt dabei derart, daß die Blende zunächst geschlossen ist, solange sich der strukturierte Bereich des Retikels außerhalb des Feldbereichs befindet, der bei vollständig geöffneter Blende dem Projektionslichtbündel ausgesetzt ist. Sobald sich durch die Scanbewegung der strukturierte Bereich teilweise in diesen Feldbereich bewegt, öffnet sich die Blende vom Rand her gerade so weit, daß der nicht strukturierte Bereich des Retikels abgedunkelt bleibt. Die inneren Bereiche des Retikels werden dann bei vollständig geöffneter Blende beleuchtet. Sobald das beleuchtete Feld an dem gegenüberliegenden Rand des strukturierten Bereichs des Retikels angelangt ist, schließt sich die Blende synchron mit der Scanbewegung.

An eine derartige Blende mit variabler Schlitzbreite werden allerdings sehr hohe Anforderungen an die mechanische Präzision einerseits und an die Synchronisation mit der Scanbewegung andererseits gestellt.

Aus der US 5 437 946 A ist eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt, mit der sich großflächige TFT-Bildschirme herstellen lassen. Hierzu werden mehrere Retikel sukzessive in einem Scanvorgang auf eine lichtempfindliche Schicht projiziert. Bei einem dort beschriebenen Ausführungsbeispiel werden mit den Retikeln Transmissionsfilter synchron während des Scanvorgangs mitbewegt. Die Transmissionsfilter sind so ausgelegt, daß sie eine Lichtabschwächung an den Rändern hervorrufen, an denen ein nachfolgender Scanprozeß anschließen soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine Beleuchtung unstrukturierter Bereiche des Retikels im Verlauf des Scanvorgangs zuverlässig verhindert wird, ohne daß die Schlitzbreite der Blende mit der Scanbewegung synchronisiert werden muß. Gleichzeitig soll die Bestrahlung auf dem Retikel räumlich konstant sein. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Projektionsbelichtungsanlage anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Schritte gelöst:

a) Stationäres Beleuchten eines in der Scanrichtung vorne liegenden Anfangsabschnitts eines Scanbereichs des Retikels durch ein erstes Transmissionsfilter hindurch;
b) Beleuchten des Scanbereichs des Retikels in einem kontinuierlichen Scanvorgang;
c) stationäres Beleuchten eines in der Scanrichtung hinten liegenden Endabschnitts des Scanbereichs durch eine zweites Transmissionsfilter hindurch; wobei der Transmissionsverlauf des ersten Transmissionsfilters und der Transmissionsverlauf des zweiten Transmissionsfilters derart gewählt sind, daß der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt des Scanbereichs in den Schritten a) bzw. c) Bestrahlungen ausgesetzt werden, die jeweils zusammen mit der dort in Schritt b) erzielten Bestrahlung zumindest annähernd einen vorgegebenen konstanten Wert erreichen.

Wenn das Retikel entlang der Scanrichtung so weit unter die Blende geschoben wird, daß keine unstrukturierten Bereiche des Retikels mehr vom Projektionslichtbündel erfasst werden, würde bei nun einsetzender Scanbewegung der in Scanrichtung vorne liegende Anfangsabschnitt des Scanbereichs kürzer beleuchtet als die nachfolgenden Abschnitte. Entsprechendes gilt für den Endabschnitt des Scanbereiches am Ende des kontinuierlichen Scanvorgangs. Die stationäre Beleuchtung mit den Transmissionsfiltern stellt nun sicher, daß auch in den Anfangs- und Endabschnitten des Scanbereichs die gleiche Bestrahlung erzielt wird wie in den dazwischen liegenden Abschnitten. Die Transmissionseigenschaften der beiden Transmissionsfilter sind dabei so auszulegen, daß unter Berücksichtigung der gewünschten Bestrahlung des zu belichtenden Materials, dessen Reaktionskinetik und der Scanbewegung des Retikels bezüglich der Blende eine gleichmäßige Bestrahlung über den gesamten Scanbereich des Retikels hinweg erzielt wird.

Das Einführen der Transmissionsfilter erlaubt es somit, eine Blende zu verwenden, deren Blendenöffnung unveränderbar ist. Dies schließt allerdings nicht aus, daß aus anderen Gründen dennoch eine Blende mit variabler Blendenöffnung gewählt wird.

Grundsätzlich können die Schritte a), b) und c) in beliebiger Reihenfolge aufeinanderfolgen. So ist es beispielsweise möglich, zunächst mit dem kontinuierlichen Scanvorgang nach Schritt b) zu beginnen und anschließend den Anfangs- und den Endabschnitt des Scanbereichs in den Schitten a) bzw. c) nachzubeleuchten. Vorzugsweise jedoch werden die Schritte a), b) und c) in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Auf diese Weise erfolgt die Beleuchtung des Retikels mit minimalen Verfahrbewegungen, da zwar während der stationären Beleuchtungsstadien nach den Schritten a) und c) die Bewegung des Retikels unterbrochen, eine Bewegung des Retikels entgegen der Scanrichtung jedoch nicht erforderlich ist.

Im Prinzip ist es möglich, nicht den gesamten abzubildenden strukturierten Bereich des Retikels in einem Scanvorgang zu beleuchten. So ist theoretisch denkbar, einen oder mehrere Teile des abzubildenden strukturierten Bereichs stationär ohne Transmissionsfilter zu beleuchten und nur den oder die dazwischen liegenden Teile in der erfindungsgemäßen Art zu beleuchten.

Vorzugsweise jedoch ist der Scanbereich der abzubildende strukturierte Bereich des Retikels. Auf diese Weise läßt sich der abzubildende Bereich des Retikels in sehr kurzer Zeit beleuchten, da die Anzahl der einzelnen Beleuchtungsstadien minimal ist.

Prinzipiell denkbar ist ferner, daß auch während des kontinuierlichen Scanvorgangs in Schritt b) das Retikel durch eines der beiden Transmissionsfilter beleuchtet wird. Ein Wechsel der Transmissionsfilter kann dann in einer Beleuchtungspause während des Scanvorgangs oder aber auch am Ende des Scanvorgangs, d. h. zwischen den Schritten b) und c), vollzogen werden.

Vorzugsweise jedoch erfolgt während des Schritts b) die Beleuchtung ohne Transmissionsfilter. Auf diese Weise läßt sich der kontinuierliche Scanvorgang beschleunigen, da das Projektionslichtbündel nicht durch ein Transmissionsfilter in seiner Intensität geschwächt wird, wodurch höhere Scangeschwindigkeiten möglich werden.

Es können dann kurze Belichtungspausen erforderlich sein, um das erste Transmissionsfilter aus dem Strahlengang herauszuführen und nach Abschluß des kontinuierlichen Scanvorgangs das zweite Transmissionsfilter in den Strahlengang einzuführen.

Falls zwischen der Reaktion des zu belichtenden Materials auf das Projektionslicht und der Dauer, während der die Schicht dem Projektionslicht ausgesetzt ist, ein linearer Zusammenhang besteht, können die Transmissionsfilter einen in Scanrichtung konstanten Transmissionsgradienten aufweisen, der bei dem ersten Transmissionsfilter positiv und bei dem zweiten Transmissionsfilter negativ ist. Das Transmissionsvermögen nimmt dann kontinuierlich und gleichmäßig über die beiden Transmissionsfilter in der Scanrichtung zu bzw. ab. Besteht ein derartiger linearer Zusammenhang hingegen nicht, so muß der räumliche Verlauf des Transmissionsvermögens in Scanrichtung entsprechend angepasst werden.

Da sich die Bestrahlungsverhältnisse im Anfangsabschnitt und im Endabschnitt des Scanbereichs in der Regel spiegelbildlich gleichen, ist es möglich, das zweite Transmissionsfilter aus dem ersten Transmissionsfilter durch eine Drehung um 180° um eine senkrecht auf dem Transmissionsfilder stehenden Mittelachse hervorgehen zu lassen. Der Umkehr des Vorzeichens des Transmissionsgradienten entspricht dabei einer Drehung des Transmissionsfilters um 180°.

Die oben bezüglich der Projektionsbelichtungsanlage genannte Aufgabe wird bei einer Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst,

– daß in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Retikel ein erstes Transmissionsfilter einführbar ist, durch das hindurch ein in der Scanrichtung vorne liegender Anfangsabschnitt eines Scanbereichs des Retikels bei ruhendem Retikel stationär beleuchtbar ist, und
– daß in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Retikel ein zweites Transmissionsfilter einführbar ist, durch das hindurch ein in der Scanrichtung hinten liegender Endabschnitt des Scanbereichs bei ruhendem Retikel stationär beleuchtbar ist,
– wobei der Transmissionsverlauf des ersten Transmissionsfilters und der Transmissionsverlauf des zweiten Transmissionsfilters derart gewählt sind, daß der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt des Scanbereichs Bestrahlungen ausgesetzt werden, die jeweils zusammen mit einer in einem kontinuierlichen Scanvorgang dort erzielten Bestrahlung zumindest annähernd einen vorgegebenen konstanten Wert erreichen.

Vorzugsweise sind die beiden Transmissionsfilter in einer zwischen der Lichtquelle und der Objektebene angeordneten Zwischenbildebene verfahrbar angeordnet. Auf diese Weise läßt sich praktisch jeder gewünschte räumliche Verlauf der Bestrahlungsstärke auf dem Retikel erzielen.

Zur Steuerung der Unterbrechung der Beleuchtung sowie zur Steuerung der Bewegungen des Retikels, der Transmissions filter und ggfs. der Dreheinheit kann eine zentrale Steuerungseinrichtung vorgesehen sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
1 einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer stark vereinfachten, nicht maßstäblichen Darstellung; Figuren jeweils eine Draufsicht auf ein Retikel und 2a–2h eine Blende sowie ein Bestrahlungs-Verteilungsdiagramm für mehrere Stadien des erfindungsgemäßen Scanverfahrens;
3 ein Weg-Zeit-Diagramm für die Bewegung des Retikels, in dem die einzelnen Verfahrensstadien nach den 2a bis 2h erkennbar sind.
1 zeigt eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 10 mit einer Beleuchtungsvorrichtung 12 in einem stark vereinfachten und nicht maßstäblichen Meridionalschnitt. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 dient dazu, ein Retikel 14 auszuleuchten, das zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 12 und einem Projektionsobjektiv 16 der Projektionsbelichtungsanlage 10 angeordnet ist. Die Linsenanordnung im Projektionsobjektiv 16 sowie der mit 18 bezeichnete Strahlengang sind in 1 lediglich angedeutet. Das Projektionsobjektiv 16 bildet Strukturen auf dem Retikel 14, die in dem Strahlengang 18 des Projektionslichts liegen, auf die Oberfläche eines Wafers 20 ab, der mit einem Fotolack 22 beschichtet ist. Bei der Projektion entsteht auf dem Fotolack 22 ein verkleinertes Bild derjenigen Strukturen des Retikels 14, die in dem Strahlengang 18 des Projektionslichts liegen. Der Verkleinerungsfaktor kann beispielsweise 1/5 betragen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 hat eine Lichtquelle 24, bei der es sich beispielsweise um einen Excimer-Laser handeln kann. Das von der Lichtquelle 24 erzeugte Projektionslichtbündel wird zunächst in einem mit 26 angedeuteten Linsensystem aufgeweitet. Zur Begrenzung des Strahlengangs dient eine Blende 30, deren Blendenöffnung 32 die Form eines rechteckigen Schlitzes hat. In dem in 1 gezeigten Schnitt ist dabei die schmale Querseite der Blendenöffnung 32 zu erkennen, deren Breite allerdings übertrieben dargestellt ist.
Da das gesamte Retikel 14 auf Grund seiner Ausdehnung nicht ruhend in einem Belichtungsvorgang auf dem Wafer 20 abgebildet werden kann, erfolgt die Belichtung eines einzelnen Retikels bei der Projektionsbelichtungsanlage 10 in einem Scanverfahren. Hierzu wird das Retikel 14 in der mit 34 bezeichneten Scanrichtung, die senkrecht zu den Längsseiten der Blendenöffnung 32 verläuft, auf einer mit 36 angedeuteten Verfahreinrichtung durch den von der Blende 30 freigegebenen Strahlengang 18 bewegt. Der Wafer 20 wird auf einer zweiten Verfahreinrichtung 38 bewegt.
Die Bewegung der zweiten Verfahreinrichtung kann dabei entgegengesetzt orientiert sein zu der Bewegung der ersten Verfahreinrichtung, falls durch das Projektionsobjektiv 16 eine Bildumkehrung hervorgerufen wird. Die Verfahrgeschwindigkeit der zweiten Verfahreinrichtung 38 ist um das Verkleinerungsverhältnis des Projektionsobjektivs 16 kleiner als diejenige der ersten Verfahreinrichtung 36.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 weist außerdem einen Shutter 40 auf, durch den eine vollständige Abdunkelung des Projektionslichts bewirkt werden kann, die in ihrer Wirkung einem Ausschalten der Lichtquelle 24 entspricht.
Unterhalb der Blende 30 ist ein Transmissionsfilter 42 angeordnet, das mit Hilfe einer dritten Verfahreinrichtung 44 in den von der Blende 30 begrenzten Strahlengang 18 eingeführt werden kann. Das Transmissionsfilter 42 weist in Scanrichtung 34 einen konstanten Transmissionsgradienten auf, wie dies unten näher erläutert wird. Die erste, die zweite und die dritte Verfahreinrichtung 36, 38 bzw. 44 und der Shutter 40 sind mit einer Steuereinheit 46 verbunden, die die Unterbrechung der Beleuchtung durch den Shutter 40 sowie die Bewegungen des Retikels 14, des Wafers 20 und des Transmissionsfilters 42 koordiniert.
Ein möglicher Ablauf des Scanvorgangs unter Verwendung des Transmissionsfilters 42 wird im folgenden anhand der 2a bis 2h sowie in der 3 erläutert.
Die 2a bis 2h zeigen jeweils in einer Draufsicht die für den Scanvorgang wesentlichen Elemente, nämlich das Retikel 14, die Blende 30 sowie das Transmissionsfilter 42, soweit es in den Strahlengang 18 eingeführt ist. Das Retikel 14 weist einen strukturierten Bereich 48 auf, der von einem unstrukturierten Bereich 50 umschlossen ist. Der strukturierte Bereich 48 soll vollständig auf dem Wafer 20 abgebildet werden, wohingegen der unstrukturierte Bereich 50 keinem Projektionslicht ausgesetzt sein darf.
Die unveränderbare Blendenöffnung 32 der Blende 30, durch die hindurch in einigen Stadien des Scanvorgangs hindurch das Transmissionsfilter 42 erkennbar ist, wird durch zwei Längsseiten 52 und 54 sowie zwei Querseiten 56 und 58 begrenzt. Der Abstand zwischen den Längsseiten 52 und 54 definiert die Breite der schlitzförmigen Blendenöffnung 32. Die Blende 30 ist in den 2a bis 2h transparent dargestellt, um besser die relative Anordnung zwischen dem Retikel 14 und der Blende 30 und insbesondere deren Blendenöffnung 32 erkennen zu können. Ferner wird zur Erleichterung des Verständnisses davon ausgegangen, daß im Bereich zwischen Blende 30, Transmissionsfilter 42 und Retikel 14 der Strahlengang des Projektionslichts parallel ist. Im allgemeinen wird der Strahlengang hiervon abweichen, wie dies auch in 1 angedeutet ist.
Den 2a bis 2h sind ferner jeweils Diagramme zugeordnet, in denen die Bestrahlung D in Bewegungsrichtung des Retikels 14 für die verschiedenen Stadien des Scanvorgangs aufgetragen ist. Durch die Markierungen auf der Abszisse ist dabei jeweils der unstrukturierte Bereich 50 des Retikels 14 angedeutet.
Zu Beginn des Scanvorgangs wird zunächst das Retikel 14 in Scanrichtung 34 von der ersten Verfahreinrichtung 36 so weit unter die feststehenden Blende 30 geführt, bis die in Scanrichtung vorne liegende Längsseite 52 der Blendenöffnung 32 auf den am besten in 2e erkennbaren vorderen Rand 60 des strukturierten Bereichs 48 abgebildet wird. Bis zu diesem Stadium des Scanvorgangs ist die Beleuchtung durch den Shutter 40 unterbrochen, was in 2a durch das mit 62 bezeichnete Symbol angedeutet ist. Auf Grund der unterbrochenen Beleuchtung wird der in Scanrichtung 34 vorne liegende Abschnitt 62 des unstrukturierten Bereichs 50 (siehe 2e) das Retikel 14 keinem Projektionslicht ausgesetzt. Die Bestrahlungsdosis ist daher zu diesem Zeitpunkt für das gesamte Retikel 14 null.
Die Bewegung des Retikels 14 im Verlauf des Scanvorgangs ist in 3 in Form eines Weg-Zeit-Diagramms aufgetragen, wobei mit s der von einer Startposition ausgehend in Scanrichtung 34 zurückgelegte Weg des Retikels 14 bezeichnet ist. Wie in 3 zu erkennen ist, wird das Retikel 14 in dem in 2a gezeigten Stadium a mit konstanter Geschwindigkeit unter die Blende 30 geführt und schließlich angehalten.
Das Transmissionsfilter 42 wird entweder vor oder während des Stadiums a mit Hilfe der dritten Verfahreinrichtung 44 in den Strahlengang 18 eingeführt.
Sobald das Retikel 14 in der Scanrichtung 34 die oben bereits beschriebene Position erreicht hat, in der die vorne liegenden Abschnitte des unstrukturierten Bereichs 50 von der Blende 30 verdeckt werden, öffnet der Shutter 40, so daß das Retikel 14 dem Projektionslicht ausgesetzt ist. Dies ist in 2b durch das Symbol 64 angedeutet. In diesem Verfahrensstadium b ruht das Retikel 14, wie sich dies auch aus 3 ergibt. Unterhalb des Weg-Zeit-Diagramms ist dabei mit schwarzen und weißen Flächen angedeutet, ob die Beleuchtung gerade unterbrochen ist oder nicht.
Das Transmissionsfilter 42 besitzt einen in Scanrichtung 34 konstanten positiven Transmissionsgradienten, d.h. das Transmissionsvermögen ist an den in Scanrichtung 34 vorne liegenden Abschnitten am größten, Idealerweise 100 %, und fällt dann immer weiter zur gegenüberliegenden Seite des Transmissionsfilters 42 ab, Idealerweise auf 0 %. Auf Grund des konstanten Transmissionsgradienten in dieser Richtung ergibt sich bei Beleuchtung nunmehr auf dem Retikel 14 die in 2b gezeigte Bestrahlung D. Da der gesamte strukturierte Bereich 48 des Retikels 14 im Verlauf des Scanvorgangs einer vorgegebenen gleichmäßigen Bestrahlung ausgesetzt sein soll, ist die Beleuchtung des Retikels 14 in dem Stadium b so lange bei ruhendem Retikel 14 fortzusetzen, bis an dem in Scanrichtung 34 ganz vorne liegenden Teil des strukturierten Bereichs 48 die gewünschte, in den Diagrammen der 2a bis 2h als gestrichelte Linie 65 angedeutete Bestrahlung erreicht ist.
Dieser Zustand ist in 2c gezeigt. Bei Erreichen der gewünschten Bestrahlung in den in Scanrichtung 34 vorne liegenden Teil(en) des strukturierten Bereichs 48 des Retikels 14 wird die Beleuchtung unterbrochen und das Transmissionsfilter 42 mit Hilfe der dritten Verfahreinrichtung 44 aus dem Strahlengang 18 herausgefahren. Wie in 3 zu erkennen ist, ruht das Retikel 14 während dieses Stadiums c weiterhin.
An das Stadium c schließt sich nun ein an sich normaler Scanvorgang an, bei dem das Retikel 14 mit konstanter Geschwindigkeit unter der Blende 30 hindurchgefahren wird. In 2d ist zu erkennen, wie in diesem Stadium die Bestrahlung D auf dem strukturierten Bereich 48 des Retikels 14 zunimmt. Die bereits in dem Stadium b erzielte Bestrahlung ist in 2d gestrichelt dargestellt, um die während der unterschiedlichen Verfahrensstadien erzielten Beiträge besser unterscheiden zu können. Aus dem Diagramm in 2d wird bereits deutlich, daß die in Scanrichtung 34 vorne liegenden Teile des strukturierten Bereichs 48 in dem Verfahrensstadium e umso kürzer dem Strahlengang 18 ausgesetzt sind, je näher sie an der vorderen Kante 60 liegen.
Bei Fortsetzung der kontinuierlichen Scanbewegung ergibt sich das in 2e dargestellte Bestrahlungs-Diagramm. Hieraus wird deutlich, daß der Beitrag zur Bestrahlung während des Verfahrensstadiums d in dem vorne liegenden Anfangsabschnitt des strukturierten Bereichs 48 genau so den Beitrag aus dem Verfahrensstadium b ergänzt, daß insgesamt eine gleichmäßige Bestrahlung über diesem vorne liegenden Anfangsabschnitt erzielt wird.
Die kontinuierliche Scanbewegung in den Stadien d und e wird beendet, sobald die linke Längsseite 54 der Blendenöffnung 32 den in Scanrichtung 34 hinten liegenden Rand 66 des strukturierten Bereichs 48 erreicht (siehe Figuren 2e und 2f). In diesem Moment unterbricht der Shutter 40 die Beleuchtung des Retikels 14, und die erste Verfahreinrichtung 36 bringt das Retikel 14 zum Stillstand. Nun wird, wie dies in 2f angedeutet ist, das Transmissionsfilter 42 erneut in den Strahlengang 18 eingeführt. Das Transmissionsfilter 42 ist allerdings zuvor mit Hilfe der dritten Verfahreinrichtung 44 um 180° um eine senkrecht auf dem Transmissionsfilter 42 stehende Achse gedreht worden und wird deswegen im folgenden mit 42' bezeichnet. Die dritte Verfahreinrichtung 44 kann hierzu einen Drehteller aufweisen, der um eine in 1 mit 68 bezeichnete Drehachse drehbar angeordnet ist. Alternativ hierzu ist es natürlich ebenso möglich, anstelle des um 180° gedrehten Transmissionsfilters 42' ein weiteres Transmissionsfilter zu verwenden, das bereits die richtige Orientierung hat.
Durch die Drehung um 180° verläuft der Transmissionsgradient des Transmissionsfilters 42' nunmehr in der entgegengesetzten Richtung, d.h. die zum Rand 66 hin liegenden Teile des strukturierten Bereichs 48 werden bei eingeführtem Transmissionsfilter 42 einer höheren Strahlungsintensität ausgesetzt als die in Scanrichtung 34 vorne liegenden Teile.
Nach dem Einführen des gedrehten Transmissionsfilters 42' wird nun das Retikel 14 in einem Verfahrensstadium g erneut ruhend beleuchtet. Die Beleuchtung wird hierbei so lange fortgesetzt, bis die erforderliche Bestrahlung 65 auch unmittelbar am Rand 66 des strukturierten Bereichs 48 erreicht ist, wie dies in 2g erkennbar ist.
Der eigentliche Scanvorgang ist nun abgeschlossen, da der gesamte strukturierte Bereich 48 des Retikels 14 der gleichmäßigen Bestrahlung 65 ausgesetzt wurde. Das Retikel 14 kann nun vollständig aus dem Strahlengang 18 herausgefahren werden. Hierzu unterbricht der Shutter 40 erneut die Beleuchtung des Retikels 14, so daß letzteres in einem Schritt h unter der Blende 30 hinweg bewegt werden kann, ohne daß dabei unstrukturierte Bereiche 50 dem Projektionslicht ausgesetzt sind.
Es versteht sich, daß die vorstehende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels lediglich exemplarischen Charakter hat.
So können sich Abweichungen von dem vorstehend geschilderten Verfahrensablauf ergeben, wenn die erste Verfahreinrichtung 36 keine so hohen positiven oder negativen Beschleunigungen des Retikels 14 zuläßt, daß sich das in 3 mit durchgezogener Linie gezeigte Weg-Zeit-Diagramm ergibt. Es ist jedoch möglich, die Verfahrensstadien, in denen die Lichtquelle 24 durch den Shutter 40 abgedunkelt ist, zum Beschleunigen des Retikels 14 zu verwenden. In 3 ist dies durch gepunktete Linien 70 für die verschiedenen Übergänge angedeutet.
Andererseits ist es möglich, bei vernachlässigbar kurzen Beschleunigungszeiten des Retikels 14 die zum Ein- bzw. Herausführen des Transmissionsfilters 42 vorgesehenen Stadien c und f ganz entfallen zu lassen. Voraussetzung ist dann lediglich, daß das Transmissionsfilter 42 in vernachlässigbar kurzer Zeit in den Strahlengang 18 eingeführt werden kann. Möglich ist dies beispielsweise dann, wenn das Transmissionsfilter 42 nicht auf einer Verfahreinrichtung angeordnet ist, sondern fest im Strahlengang 18 angeordnet ist und ein Wechsel zwischen unterschiedlichen Transmissionszuständen auf elektrischem Wege möglich ist. Ein derartiges Transmissionsfilter kann z.B. in der Art eines LCD-Elements aufgebaut sein, bei dem sich die Transmission durch Anlegen einer elektrischen Spannung mit sehr kurzen Stellzeiten verändern läßt.
Falls auf die zum Einführen und Herausführen des Transmissionsfilters 42 vorgesehenen Verfahrensstadien c und f verzichtet werden soll, auch wenn die Beschleunigungsphasen des Retikels 14 nach bzw. vor den Ruhestadien b und g nicht vernachlässigbar kurz sind, kann ein homogener Abschwächer kurzzeitig in den Strahlengang eingeführt werden, um eine Überbelichtung auf Grund dieser nicht vernachlässigbar kurzen Beschleunigungsphasen zu verhindern.
Derartige Abschwächer sind beispielsweise aus der EP 952 491 A2 bekannt.
Ferner ist es möglich, nicht vernachlässigbar kurzen Beschleunigungsphasen dadurch Rechnung zu tragen, indem der räumliche Verlauf des Transmissionsgradienten des Transmissionsfilters 42 entsprechend modifiziert wird.
Auch die Anordnung des Transmissionsfilters im Strahlengang 18 ist in weiten Grenzen variierbar. Es ist z. B. möglich, das Transmissionsfilter in einer beliebigen Zwischenbildebene zwischen der Lichtquelle und dem Retikel 14 anzuordnen.
Ferner ist es möglich, anstelle einer rechteckigen Blende eine Blende mit gekrümmter Blendenöffnung zu verwenden.
Punkte gleicher Transmission des Transmissionsfilters liegen dann nicht auf zur Scanrichtung senkrechten Geraden, sondern auf zu den gekrümmten Längsseiten der Blende parallelen Kurven.

Claims

Verfahren zur scannenden Beleuchtung eines Retikels (14) mit Hilfe einer Beleuchtungsvorrichtung (12) in einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage (10), bei dem ein auf eine Bildebene (22) der Projektionsbelichtungsanlage (10) abzubildender strukturierter Bereich des Retikels (14) in einer Objektebene der Projektionsbelichtungsanlage (10) entlang einer Scanrichtung (34) durch ein von einer Blende (30) der Beleuchtungsvorrichtung begrenztes Projektionslichtbündel (18) hindurch bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) stationäres Beleuchten eines in der Scanrichtung (34) vorne liegenden Anfangsabschnitts eines Scanbereichs (48) des Retikels (14) durch ein erstes Transmissionsfilter (42) hindurch; b) Beleuchten des Scanbereichs (48) des Retikels (14) in einem kontinuierlichen Scanvorgang; c) stationäres Beleuchten eines in der Scanrichtung (34) hinten liegenden Endabschnitts des Scanbereichs durch ein zweites Transmissionsfilter (42') hindurch; wobei der Transmissionsverlauf des ersten Transmissionsfilters (42) und der Transmissionsverlauf des zweiten Transmissionsfilters (42') derart gewählt sind, daß der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt des Scanbereichs in den Schritten a) bzw. c) Bestrahlungen ausgesetzt wird, die jeweils zusammen mit der dort in Schritt b) erzielten Bestrahlung zumindest annähernd einen vorgegebenen konstanten Wert (65) erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (30) eine unveränderbare Blendenöffnung (32) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b) und c) in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanbereich (48) der abzubildende strukturierte Bereich (48) des Retikels (14) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt b) die Beleuchtung ohne Transmissionsfilter (42, 42') erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Transmissionsfilter (42) in der Scanrichtung (34) einen konstanten positiven Transmissionsgradienten aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Transmissionsfilter (42') in der Scanrichtung (34) einen konstanten negativen Transmissionsgradienten aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Transmissionsfilter (42') aus dem ersten Transmissionsfilter (42) durch eine Drehung um 180° um eine senkrecht auf dem ersten Transmissionsfilter (42) stehende Mittelachse (68) hervorgeht.
Mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Lichtquelle (24) zur Erzeugung von Projektionslicht, einer Blende (30), durch die das von der Lichtquelle (24) erzeugte Projektionslicht auf ein Projektionslichtbündel (18) begrenzbar ist, einer Verfahreinrichtung (36) zum Verfahren eines Retikels (14) in einer Objektebene entlang einer Scanrichtung (34), und mit einem Projektionsobjektiv (16), mit dem ein strukturierter Bereich (48) des Retikels (14) auf eine Bildebene (22) abgebildet werden kann, dadurch gekennzeichnet, – daß in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle (24) und dem Retikel (14) ein erstes Transmissionsfilter (42) einführbar ist, durch das hindurch ein in der Scanrichtung (34) vorne liegender Anfangsabschnitt eines Scanbereichs (48) des Retikels (14) stationär bei ruhendem Retikel (14) beleuchtbar ist, und – daß in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle (24) und dem Retikel (14) ein zweites Transmissionsfilter (42') einführbar ist, durch das hindurch ein in der Scanrichtung (34) hinten liegender Endabschnitt des Scanbereichs (48) stationär bei ruhendem Retikel (14) beleuchtbar ist, – wobei der Transmissionsverlauf des ersten Transmissionsfilters (42) und der Transmissionsverlauf des zweiten Transmissionsfilters (42') derart gewählt sind, daß der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt des Scanbereichs (48) Bestrahlungen ausgesetzt sind, die jeweils zusammen mit einer in einem kontinuier lichen Scanvorgang dort erzielten Bestrahlung zumindest annähernd einen vorgegebenen konstanten Wert (65) erreichen.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (30) eine unveränderbare Blendenöffnung (32) aufweist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Transmissionsfilter (42) in der Scanrichtung (34) einen konstanten positiven Transmissionsgradienten aufweist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Transmissionsfilter (42') in der Scanrichtung (34) einen konstanten negativen Transmissionsgradienten aufweist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Transmissionsfilter (42, 42') in einer zwischen der Lichtquelle (24) und der Objektebene (14) angeordneten Zwischenbildebene verfahrbar angeordnet sind.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des zweiten Transmissionsfilters (42') eine Dreheinheit (44) vorgesehen ist, mit der das erste Transmissionsfilter (42) um 180° um eine dazu senkrechte Drehachse (68) verdreht werden kann.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuerungseinrichtung (46) zur Steuerung der Unterbrechung der Beleuchtung, der Bewegungen des Retikels (14), der Transmissionsfilter (42, 42') und ggfs. der Dreheinheit (44).