DE60118669T2

DE60118669T2 - Lithographischer Projektionsapparat

Info

Publication number: DE60118669T2
Application number: DE60118669T
Authority: DE
Inventors: Johannes Hubertus Josephina Moors; Vadim Yevgenyevich Banine; Martinus Hendrikus Antonius Leenders; Henri Gerard Cato Werij; Hugo Matthieu Visser; Gerrit-Jan Heerens; Erik Leonardus Ham; Hans Meiling; Erok Roelof Loopstra; Sjoerd Nicolaas Lambertus Donders
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: JP2002124463A; KR20020016564A; JP3947374B2; DE60118669D1; US20020096647A1; KR100563774B1; US20020109828A1; TW550659B; US6781673B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Teilchenabschirmungen, die verhindern, dass kontaminierte Teilchen eine Maske erreichen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Anwendung derartiger Teilchenabschirmungen bei Maskenhandhabungsvorrichtungen, bei Maskenaufbewahrungsgehäusen und/oder bei lithographischen Projektionsvorrichtungen, die folgendes umfassen:

– ein Strahlungssystem zum Liefern eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
– eine Haltekonstruktion zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen, wobei die Musteraufbringungseinrichtungen dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern;
– einen Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
– ein Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats.

Der hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert werden, dass er sich auf Einrichtungen bezieht, die dafür verwendet werden können, einem eingehenden Strahl aus Strahlung einen gemusterten Querschnitt aufzuprägen, gemäß einem Muster, das in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden soll. Der Begriff „Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen entspricht das besagte Muster einer bestimmten funktionalen Schicht in einem im Zielabschnitt erzeugten Bauelement, wie eine integrierte Schaltung oder ein anderes Bauelement (siehe unten). Beispiele einer derartigen Musteraufbringungseinrichtung umfassen:

– Eine Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie gut bekannt und umfasst binäre, wechselnde Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten sowie verschiedene Arten von Hybridmasken. Die Anordnung einer derartigen Maske im Strahlungsstrahl bewirkt selektive Lichtdurchlässigkeit (im Falle einer lichtdurchlässigen Maske) bzw. Reflexion (im Falle einer reflektierenden Maske) der auf die Maske auftreffenden Strahlung gemäß dem Muster auf der Maske. Im Fall einer Maske ist die Stützkonstruktion im allgemeinen ein Maskentisch, der sicherstellt, dass die Maske in einer gewünschten Position im eingehenden Strahl aus Strahlung gehalten werden kann und dass sie, sofern erwünscht, bezogen auf den Strahl bewegt werden kann.
– Ein programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel für ein derartiges Element ist eine matrixadressierbare Oberfläche, die eine viskoelastische Steuerschicht und eine reflektierende Oberfläche aufweist. Das Grundprinzip hinter einer derartigen Vorrichtung ist, dass (zum Beispiel) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche auftreffendes Licht als gebrochenes Licht reflektieren, wohingegen unadressierte Bereiche auftreffendes Licht als ungebrochenes Licht reflektieren. Wird ein geeigneter Filter verwendet, kann das besagte ungebrochene Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei nur das gebrochene Licht zurückgelassen wird; auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren Oberfläche gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Weitere Informationen über derartige Spiegelfelder können beispielsweise den US-Patenten 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen werden, die hierdurch als Referenz eingefügt werden. Im Fall eines programmierbaren Spiegelfeldes kann die besagte Stützkonstruktion als Gestell oder als Tisch ausgebildet sein, der auf Wunsch beispielsweise fixiert oder bewegbar sein kann.
– Ein programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel für eine derartige Konstruktion ist im US-Patent 5,229,872 gegeben. Wie im Vorstehenden kann in diesem Fall die Stützkonstruktion als Gestell oder als Tisch ausgebildet sein, der auf Wunsch beispielsweise fixiert oder bewegbar sein kann.

Aus Gründen der Vereinfachung kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten Stellen speziell auf Beispiele beziehen, die einen Maskentisch und eine Maske verwenden; die in diesen Fällen erörterten allgemeinen Prinzipien sollten jedoch im weiteren Kontext der Musteraufbringungseinrichtung gesehen werden, wie er vorstehend festgelegt worden ist.
Lithographische Projektionsvorrichtungen können beispielsweise für die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In so einem Fall kann die Musteraufbringungseinrichtung ein Schaltungsmuster entsprechend einer einzelnen Schicht der integrierten Schaltung erzeugen. Dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der z.B. einen oder mehrere Dies enthält) auf einem Substrat (Silizium-Wafer), das mit einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Schutzlack) überzogen worden ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive einer nach dem anderen durch das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei den allgemein üblichen Vorrichtungen, bei denen die Musteraufbringung über eine Maske auf einem Maskentisch erfolgt, kann zwischen zwei unterschiedlichen Maschinentypen unterschieden werden. Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem Schritt auf den Zielabschnitt aufgebracht wird. Eine derartige Vorrichtung wird im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen Vorrichtung – die im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird – wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „abtastenden" Richtung) fortschreitend abgetastet wird, während der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor M (im allgemeinen < 1) aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich lithographischer Vorrichtungen,. wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise der US 6,046,792 entnommen werden.
Bei einem Herstellungsverfahren, bei dem ein lithographischer Projektionsapparat verwendet wird, wird ein Muster (z.B. in einer Maske) auf ein Substrat abgebildet, das wenigstens teilweise von einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Schutzschicht) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie z.B. Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie z.B. einem Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, einem Hardbake und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen.
Diese Folge von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um eine individuelle Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung, mit einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten wie z.B. Ätzen, Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemomechanisches Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich, muss die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Elemente werden dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen oder Sägen voneinander getrennt, wonach die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert, mit Pins verbunden werden können, etc.. Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte können zum Beispiel dem Buch „Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 entnommen werden.
Bei einer lithographischen Projektionsvorrichtung muss verhindert werden, dass Streuteilchen, die sich in der Vorrichtung befinden können, die Maske erreichen und an dieser haften bleiben, da sie dann auf dem Substrat abgebildet werden und auf das finale Bauteil aufgedruckt werden können. Eine zu starke Verunreinigung der Maske kann zu defekten Bauteilen führen, und die Masken können im allgemeinen nicht gereinigt werden, bzw. wenn sie gereinigt werden können, dann ist die Anzahl der Reinigungsvorgänge begrenzt. Bei einer lithographischen Projektionsvorrichtung, die ultraviolette Strahlung mit relativ langer Wellenlänge verwendet, wird durch ein Pellicle verhindert, dass Teilchen die Maske erreichen. Ein Pellicle ist eine dünne Membran, welche die im Projektionsstrahl der lithographischen Vorrichtung verwendete Strahlung durchlässt und parallel, jedoch in einem Abstand zur Maske angeordnet ist. Schmutzteilchen, die sich in Richtung Maske bewegen, berühren das Pellicle und bleiben an ihm haften. Um sicherzustellen, dass die am Pellicle haftenden Teilchen nicht auf das Substrat aufgedruckt werden, ist das Pellicle zur Maske in einem Abstand angeordnet, der größer ist als die Schärfentiefe auf Maskenebene.
Es ist momentan jedoch nicht möglich, ein Pellicle in einer lithographischen Projektionsvorrichtung vorzusehen, die UV-Strahlung von 193 nm oder 157 nm oder extreme ultraviolette Strahlung für den Belichtungsstrahl verwendet. Beinahe alle Materialien absorbieren EUV-Strahlung in hohem Maße, und eine herkömmliche Membran dürfte nicht dicker sein als 30 nm, damit der Projektionsstrahl nicht in inakzeptablem Ausmaß absorbiert wird. Die Lebensdauer einer Membran dieser Dicke wäre nicht ausreichend, sowohl in einer Vakuumumgebung während des Betriebs der Vorrichtung, als auch in einer atmosphärischen Umgebung während der Installation und Service. Weitere Beanspruchungen wie optische Beanspruchung und Temperaturschwankungen würden eine derart dünne Membran ebenfalls leicht sehr schnell zerstören.
Eine alternative Möglichkeit für ein separates Pellicle besteht darin, direkt auf der Maske eine Abdeckschicht zu bilden; die wiederum für die Belichtungsstrahlung durchlässig ist. Um effektiv sein zu können, müsste die Abdeckschicht dicker sein als die Schärfentiefe auf Maskenebene. Die Schärfentiefe auf Maskenebene ist gegeben durch:
wobei λ die Wellenlänge der EUV-Strahlung, NA die numerische Apertur auf Waferebene, M die Vergrößerung der Projektionsoptik und k₂ eine Konstante ist, die gewöhnlich nahe 1 ist. Für eine EUV-Strahlung von 13,5 nm, eine numerische Apertur von 0,25 und eine Vergrößerung M von 1/5 beträgt die Schärfentiefe auf Maskenebene ungefähr 2,7 μm. Der Effekt einer derartigen Schicht auf einen EUV-Projektionsstrahl wäre übermäßig. Die Durchlässigkeit T von Strahlung durch ein Material mit einer Dicke d ist gegeben durch:
wobei a die Dämpfungslänge des Materials ist (d.h. die Länge, über die die Intensität um einen Faktor 1/e abfällt). Selbst bei einem Material, das relativ durchlässig für Strahlung bei 13,5 nm ist, beträgt die Dämpfungslänge ungefähr 0,6 μm. Folglich würde eine Abdeckschicht mit einer Dicke von 2,7 μm ungefähr 99 % aller EUV-Strahlung absorbieren.
Wird darüber hinaus Strahlung kürzerer Wellenlänge für den Projektionsstrahl verwendet, erhöht sich die Empfindlichkeit auf Verunreinigungen. Bei EUV-Wellenlängen kann ein Schmutzteilchen von nur 50 nm Durchmesser zu einem fehlerhaften Bild führen. Daher ist es ganz besonders erforderlich, die Maske und andere optische Elemente von Verunreinigungen frei zu halten.
Auch kann der aus Strahlung bestehende Projektionsstrahl in einer lithographischen Projektionsvorrichtung bewirken, dass Elektronen von jeder Oberfläche, auf die er auftrifft, gelöst werden. Die Oberflächen, auf die der Strahl aus Strahlung auftrifft, umfassen Spiegel im Strahlungssystem und im Projektionssystem, sowie das Substrat, Sensoren und die Musteraufbringungseinrichtungen. Gelöste Elektronen wiederum können die Verbindungen in Wasser und auf der Oberfläche vorhandene Kohlenwasserstoffmoleküle aufbrechen, was zu reaktionsfähigen Verunreinigungen führt, die eine Beschädigung der Oberfläche bewirken. Insbesondere scheint OH erhebliche Schäden hervorzurufen. Darüber hinaus werden durch die Zersetzung der Moleküle die Streuelektronen nicht absorbiert, die dann zur Oberfläche zurückkehren und weitere Schäden hervorrufen können.
Die EP-0 858 249 A1 offenbart eine Laserplasma-Röntgenstrahlquelle zur Verwendung in einer lithographischen Vorrichtung, die eine negativ geladene Elektrode verwendet, um vom Plasma entsendete Ionen einzusammeln.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilchenabschirmung zu schaffen, die in Maskenhandhabungsvorrichtungen und einer lithographischen Projektionsvorrichtung eingesetzt wird, die Strahlung einer Wellenlänge von weniger als 200 nm und insbesondere extrem ultraviolette Strahlung verwendet, um zu verhindern, dass Teilchen die Maske erreichen, wodurch eine unakzeptable Schwächung des Projektionsstrahls vermieden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine lithographische Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen worden.
Die Teilchenabschirmeinrichtung kann ein im wesentlichen einheitliches (rein) elektrisches Feld erzeugen, im allgemeinen quer zur Richtung von Partikeln, die sich dem abgeschirmten Objekt nähern, um auf alle geladenen Teilchen eine Kraft auszuüben, die sie vom abzuschirmenden Objekt ablenkt. Auch wenn ein derartiges einheitliches elektrisches Feld neutrale Teilchen nicht ablenken kann, ist die Strahlung des Projektionsstrahls in einer lithographischen Vorrichtung, der die Hauptenergiequelle für Schwebestaub in einer lithographischen Vorrichtung ist, stark ionisierend, so dass Teilchen, die Probleme hervorrufen könnten, so gut wie geladen werden und im allgemeinen eine Ladung aufweisen werden, die ein Vielfaches der Ladung eines Elektrons beträgt. Ein im wesentlichen einheitliches elektrisches Feld kann bequem erzeugt werden, indem eine kondensatorähnliche Anordnung leitfähiger Platten verwendet wird.
Die Teilchenabschirmung kann zusätzlich auch ein nicht-einheitliches elektrisches Feld erzeugen, um in neutralen Teilchen in Dipolmoment zu induzieren und diese Teilchen dann zusätzlich zu geladenen Teilchen anzuziehen. Ein nicht-einheitliches elektrisches Feld kann bequem erzeugt werden, indem ein geladenes längliches Element verwendet wird.
Die Teilchenabschirmung kann ferner ein alternierendes oder anderes Zeit variierendes Feld anstelle oder zusätzlich zu den einheitlichen oder nicht-einheitlichen statischen Feldern erzeugen.
Die Teilchenabschirmung kann auch, zusätzlich zu den einheitlichen oder nichteinheitlichen elektrischen Feldern, einen Querstrahl aus Strahlung (d.h. oszillierende elektrische und magnetische Felder), bzw. eine optische Brise, erzeugen, der einen Quermoment zu Teilchen überträgt, die in den Querstrahl eintreten und Photonen von ihm absorbieren. Die Wellenlänge der Strahlung kann so gewählt sein, dass sie von allen erwarteten Teilchen absorbiert wird, die Schutzschicht jedoch nicht belichtet, sollte irgend eine Streustrahlung das Substratniveau erreichen.
Die Teilchenabschirmung kann ferner eine Strahlungsquelle umfassen, die ionisierende Strahlung, z.B. geeignete elektromagnetische Strahlung kurzer Wellenlänge oder einen Elektronenstrahl, durch die Front des abzuschirmenden Objekts leitet. Mit einer derartigen Anordnung kann das abzuschirmende Objekt positiv geladen werden, um positiv geladene Ionen abzuweisen, verglichen zu ihren Umgebungen, und es können negativ geladene Sammelplatten vorhanden sein, um positiv geladene Ionen anzuziehen. Diese Anordnung gewährleistet den Schutz des abzuschirmenden Objekts, selbst wenn der Hauptprojektionsstrahl ausgeschaltet ist.
Das abzuschirmende Objekt ist eine Maske, da an der Maske haftende Teilchen höchst nachteilig für die Qualität des projizierten Bildes sind.
Wenn eher ein elektrisches Feld anstatt einer natürlichen Grenze verwendet wird, führt die Teilchenabschirmung der vorliegenden Erfindung ihre Funktion ohne jegliche Dämpfung des Projektionsstrahls durch.
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach Anspruch 16.
In einem weiteren Punkt schafft die Erfindung ein transportables Gehäuse zum Aufbewahren von Masken nach Anspruch 17.
Obwohl in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden kann, ist ausdrücklich festzustellen, dass eine derartige Vorrichtung viele weitere Anwendungsmöglichkeiten hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher, Flüssigkristall-Anzeigetafeln, Dünnschicht-Magnet-köpfen etc. verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext mit derartigen alternativen Anwendungs möglichkeiten jede Benutzung der Begriffe „Retikel, „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
Im vorliegenden Dokument werden die Begriffe „Strahlung" und „Strahl" verwendet, um alle Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich ultravioletter Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 365 nm, 248 nm, 193 nm; 157 nm oder 126 nm) und EUV (extrem ultraviolette Strahlung, z.B. mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm-20 nm) mit einzuschließen, es sei denn, der Kontext verlangt es anders.
Die vorliegende Erfindung und deren Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele und die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine lithographische Projektionsvorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
2 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Diagramm ist, welches das induzierte Dipolmoment in einem neutralen Teilchen zeigt;
5 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer dritten Vorrichtung ist, die aus Referenzgründen beschrieben ist und nicht Teil der Erfindung ist;
6 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer vierten Vorrichtung ist, die aus Referenzgründen beschrieben ist und nicht Teil der Erfindung ist;
7 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
8 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung gemäß einer fünften Vorrichtung ist, die aus Referenzgründen beschrieben ist und nicht Teil der Erfindung ist;
10, 11 und 12 perspektivische Ansichten von drei Varianten der fünften Vorrichtung sind, die aus Referenzgründen beschrieben ist und nicht Teil der Erfindung ist;
13 ein Diagramm relevanter Teile einer lithographischen Vorrichtung ist, die Teilchenabschirmungen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
14 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
15 ein Diagramm einer Teilchenabschirmung in einer Variante der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
16 ein Diagramm einer Teilchenfalle in einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
17 ein Diagramm einer Vakuumdichtung ist, die eine Teilchenabschirmung gemäß einer siebten Vorrichtung umfasst, die aus Referenzgründen beschrieben ist und nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
18 eine Teil-Querschnittsansicht eines Gehäuses zur Maskenaufbewahrung gemäß einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist; und
19 eine Teil-Querschnittsansicht einer achten Vorrichtung ist, die aus Referenzgründen beschrieben ist und nicht Teil der Erfindung ist.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern angezeigt.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst:
ein Strahlungssystem Ex, IL für die Zufuhr eines Projektionsstrahls PB aus Strahlung (z.B. EUV-Strahlung), das in diesem speziellen Fall auch eine Strahlungsquelle LA umfasst;
einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z.B. ein Retikel) aufweist und mit ersten Positionierungsmitteln PM zur genauen Positionierung der Maske mit Bezug auf Gegenstand PL verbunden ist;
einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z.B. ein mit einer Schutzschicht beschichteter Silizium-Wafer) aufweist und mit zweiten Positionierungsmitteln PW zur genauen Positionierung des Substrats mit Bezug auf Gegenstand PL verbunden ist;
ein Projektionssystem („Linse") PL (z.B. ein Spiegelsystem) zum Abbilden eines bestrahlten Abschnitts der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (der z.B. einen oder mehrere Dies umfasst) des Substrats W.
Wie hier dargestellt, ist die Vorrichtung reflektierender Art (d.h. sie weist eine reflektierende Maske auf). Im allgemeinen kann sie jedoch auch durchlässiger Art sein, beispielsweise (mit einer durchlässigen Maske). Alternativ kann die Vorrichtung eine weitere Art von Musteraufbringungseinrichtung verwenden, wie z.B. ein programmierbares Spiegelfeld der oben genannten Art.
Die Quelle LA (z.B. eine durch Entladung oder Laser erzeugte Plasmaquelle) erzeugt einen Strahl aus Strahlung. Dieser Strahl wird in ein Beleuchtungssystem (Illuminator) IL geführt, entweder direkt oder nach Durchlaufen von Konditioniereinrichtungen wie z.B. einem Strahlexpander EX. Der Illuminator IL kann Einstelleinrichtungen AM zum Einstellen des radialen Außen- und/oder Innenausmaßes (im allgemeinen jeweils mit σ-außen und σ-innen bezeichnet) der Intensitätsverteilung im Strahl umfassen. Ferner weist er im allgemeinen verschiedene weitere Komponenten auf, wie z.B. einen Integrator IN und einen Kondensor CO. Auf diese Weise weist der auf die Maske MA auftreffende Strahl in seinem Querschnitt eine gewünschte Intensitätsverteilung auf.
Mit Bezug auf 1 ist festzustellen, dass die Quelle LA innerhalb des Gehäuses der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann (wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA zum Beispiel eine Quecksilberlampe ist), sie kann sich jedoch auch entfernt von der lithographischen Projektionsvorrichtung befinden, wobei der Strahl aus Strahlung, den sie erzeugt, in die Vorrichtung geführt wird (z.B. mit Hilfe geeigneter Leitspiegel); dieses letztgenannte Szenario ist oft der Fall, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist. Die vorliegende Erfindung und die Ansprüche umfassen beide dieser Szenarien.
Danach trifft der Strahl PB auf die Maske MA auf, die auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er von der Maske MA selektiv reflektiert worden ist, läuft der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positionierungseinrichtung PW (und der interferometrischen Messeinrichtung IF) kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann die erste Positioniereinrichtung PM verwendet werden, um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek geholt worden ist. Im allgemeinen wird die Bewegung der Tische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die in 1 nicht explizit dargestellt sind. Im Falle eines Wafer-Steppers jedoch (im Gegensatz zu einer Step-and-Scan-Vorrichtung) kann der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungsteil verbunden oder er kann fixiert sein.
Die gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt werden:

1. Im Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten, und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h. einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl PB bestrahlt werden kann.
2. Im Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem einzigen „Flash" belichtet wird. Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung (der sogenannten „Abtastrichtung", z.B. der Y-Richtung) mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar, um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild abtastet. Gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mν bewegt, wobei M die Vergrößerung der Linse PL ist (gewöhnlich ist M = 1/4 oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden, ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse eingegangen werden müssen.

2 zeigt eine elektrostatische Teilchenabschirmung 10, die in der Nähe der Maske MA angeordnet ist. Die Teilchenabschirmung 10 der Erfindung kann am Maskenhalter, dem Maskentisch MT, einem Rahmen der Vorrichtung oder an jeder anderen geeigneten Einrichtung, eher als die Maske selbst, befestigt werden, wie auch die herkömmlichen Pellicles. Es ist zu erkennen, dass die Maske MA reflektierend ist und im allgemeinen horizontal angeordnet ist, wobei die reflektierende Oberfläche nach unten zeigt. Der auftreffende Projektionsstrahl PBi wird vom Beleuchtungssystem IL im allgemeinen nach oben auf die Maske MA geleitet, und der reflektierte Projektionsstrahl PBr wird dann nach unten zum Projektionssystem PL reflektiert. Da die Betriebsfläche der Maske nach unten zeigt, werden in der Vorrichtung vorhandene Teilchen aufgrund der Schwerkraft von der Maske entfernt gehalten. Allerdings führt der leistungsstarke EUV-Projektionsstrahl auf seinem Weg Partikeln Energie zu, die dazu führen kann, dass sie die Schwerkraft überwinden. Insbesondere übertragen Photonen im auftreffenden Projektionsstrahl PBi, die mit Partikeln kollidieren, im allgemeinen eine nach oben gerichtete Bewegungsenergie. Somit können Schmutzpartikel in Richtung Maske MA bewegt werden, wo sie eine unerwünschte Verschmutzung bewirken. Die Brownsche Molekularbewegung von Schmutzpartikeln bewirkt auch eine Bewegungsrichtung zur Maske oder einem anderen empfindlichen Objekt hin. Sich bewegende Teile der Vorrichtung können auch sowohl Schmutzpartikel erzeugen als auch eine Transportenergie zur Überwindung der Schwerkraft schaffen.
Um dies zu vermeiden, umfasst die elektrostatische Teilchenabschirmung 10 zwei kondensatorähnliche Platten 11, 12, die senkrecht zur Maske an jeder Seite von ihr angeordnet sind. Die Platten 11, 12 sind entgegengesetzt geladen, so dass ein elektrisches Feld E zwischen ihnen besteht. Vorausgesetzt, der Bereich der Platten 11, 12 ist wesentlich größer als ihr Abstand d, dann ist das elektrische Feld E gegeben durch: E = V/d (3)wobei V die Spannung durch den Kondensator ist. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Abstand d ca. 300 mm betragen, ungefähr zweimal die Breite einer Maske, und die Potentialdifferenz zwischen den Platten 11, 12 kann ca. 10 kV betragen. Dies ergibt ein elektrisches Feld von 33 kV/m.
Die auf ein geladenes Teilchen im elektrischen Feld zwischen den Kondensatorplatten 11, 12 ausgeübte Kraft ist gleich dem Produkt der Ladung auf dem Teilchen und der elektrischen Feldstärke E. Bei einer arbeitenden lithographischen Vorrichtung, die EUV-Belichtungsstrahlung verwendet, kann vorausgesetzt werden, dass jedes in den Projektionsstrahl eintretende Teilchen schnell ionisiert wird. Die Energie eines EUV-Photons beträgt 92 eV, verglichen mit einer Ionisierungsenergie von nur einigen eVs. Ein Teilchen von 20 nm Durchmesser in einem Projektionsstrahl mit einer typischen Leistungsdichte von 8 kW/m² wird von ungefähr 1,7 × 10⁵ Photonen pro Sekunde getroffen und wird daher sehr wahrscheinlich mehrfach ionisiert. Bei einem einfach ionisierten Teilchen, dem schlechtesten Fall, beträgt die auf das Teilchen ausgeübte Kraft ca. 5,3 × 10^–15 N. Es zeigt sich, dass diese Kraft ausreicht um zu verhindern, dass derartige Teilchen die Maske erreichen. Die Zeit t, die ein Teilchen benötigt, um sich von einer Kondensatorplatte zur anderen zu bewegen, die schlimmste Situation, ergibt sich durch:
wobei m die Masse des Teilchens und F die elektrische Kraft ist. Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Laufzeit für unterschiedliche Teilchengrößen, wobei angenommen wird, ein kugelförmiges Teilchen weist eine Dichte ρ gleich 2,000 kg/m³ auf.
Im schlimmsten Fall könnte sich ein von einem Metallteil in der Vorrichtung abgegebenes Teilchen, z.B. nach einer Kollision, höchstens mit der Schallgeschwindigkeit im Metall, z.B. ca. 5,000 m/s, bewegen. Ein Teilchen von 20 nm Durchmesser, das sich mit dieser Geschwindigkeit durch den Kondensator bewegt, wird abgelenkt, wenn die Höhe h der Kondensatorplatten 11, 12 ca. 500 mm beträgt und weniger bei geringeren Geschwindigkeiten. Dies ist selbst dann der Fall, wenn das Teilchen nur geringfügig geladen ist. Es ist ebenfalls festzustellen, dass aufgrund ihrer substantiell höheren Ladung-zu-Masse-Verhältnisse alle Ionen oder geladenen Moleküle durch die elektrostatische Teilchenabschirmung 10 sehr schnell abgelenkt würden.
Bei einer Variante der ersten Ausführungsform ist eine Wechselspannung zwischen Elektroden 11 und 12 vorhanden, um ein Plasma zu erzeugen, das zwischen den Elektroden eingeschlossen ist und als eine Grenze zu sich der Maske MA nähernden Schmutzpartikeln dient. Neutrale Partikel, die sich dem Plasma nähern, werden schnell ionisiert und im Plasma eingefangen. Das Plasma kann in einer Atmosphäre eines Trägheitsgases, z.B. Argon, bei einem Druck der Größenordnung von 1 mbar gebildet sein. Die Wechselspannung kann so sein, dass sie eine Feldstärke von ca. 100 bis 500 V/cm aufbaut und kann eine Frequenz von ca. 1 bis 10 MHz haben.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die gleiche wie die erste Ausführungsform mit Ausnahme des im Folgenden beschriebenen sein kann, umfasst eine elektrostatische Teilchenabschirmung 20, die ein nicht-einheitliches elektrisches Feld verwendet, das sich als effizienter erweisen kann.
Die elektrostatische Teilchenabschirmung 20 der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in 3 dargestellt. Ein längliches geladenes Element 21 ist senkrecht zur und an einer Seite der Maske MA neben dem Volumen angeordnet, das die auftreffenden und reflektierten Projektionsstrahlen PBi, PBr durchlaufen haben. Ein einzelnes geladenes Element, im Gegensatz zu einem Paar geladener, einen Kondensator bildenden Platten, bildet ein nicht-einheitliches elektrisches Feld, das einen Dipol in neutralen Molekülen und Partikeln induziert und dann eine Kraft auf den Dipol ausübt. Ein nicht-einheitliches elektrisches Feld übt ebenfalls eine Kraft auf polare Moleküle aus und fängt diese sowie neutrale Moleküle oder Teilchen ein, bei denen ein Dipolmoment induziert ist. Die auf einen Dipol ausgeübte Kraft ergibt sich durch: F → = (p →·∇ →)EE → (5)wobei p das induzierte Dipolmoment des Teilchens ist. Das längliche geladene Element 21 kann ungefähr als ein Zylinder ausgebildet sein, mit einer Ladung pro Längeneinheit des Zylinders von μCoulomb/m. Dadurch wird ein elektrisches Feld induziert, das gegeben ist durch:
wobei γ → ein Positionsvektor in einem willkürlichen Koordinatensystem ist, r der Abstand zum Mittelpunkt des Zylinders und ε₀ die dielektrische Konstante in Vakuum ist.
Das elektrische Feld innerhalb eines Bereichs mit dielektrischer Konstante ε ist gegeben durch:
während das elektrische Feld, das durch verschobene Ladungen innerhalb der Teilchen induziert ist, gegeben ist durch:
Die Polarisation P ist definiert als das Dipolmoment pro Volumeneinheit und ist gegeben durch:
für ein Teilchen bei einem Abstand r vom Mittelpunkt des geladenen Zylinders, so dass die Teilchen mit einem Radius r_p durch einen Dipol mit einem Moment p ersetzt werden können, der gegeben ist durch:
Das Teilchen kann somit als Ladungen +Q –Q betrachtet werden, die durch den doppelten Radius r_p des Teilchens getrennt sind, wie in 4 gezeigt. Die Größe der Ladungen Q ist gegeben durch:
Hiervon kann die auf den Dipol einwirkende Kraft wie folgt ausgedrückt sein:
was angenähert sein kann, wenn der Teilchenradius klein ist verglichen zum Abstand vom länglichen Ladungselement 21, als:
Da diese Kraft von der dritten Potenz des Teilchenradius abhängt, ist die Beschleunigung der Teilchen von der Größe unabhängig. Für ein Teilchen einer Dichte gleich 2,000 kg/m³ und einer Ladungsdichte μ von 10^–7Coulomb/m, ist die für eine Bewegung über einen Abstand von ca. 150 mm erforderliche Zeit, die Größe einer Maske, für unterschiedliche dielektrische Konstanten ε in der nachfolgenden Tabelle 2 gegeben:
Obwohl die Teilchen eine erhebliche Zeit benötigen, um das geladene Element 21 zu erreichen, fängt das nicht-einheitliche Feld neutrale Teilchen in der Vorrichtung effektiv ein, da das nicht-einheitliche Feld so angeordnet sein kann, dass es sich um einen Abstand mehrfacher Maskenbreite vor der Maske erstreckt, so dass viel Zeit zum Ablenken der Teilchen ermöglicht ist.
Eine dritte Vorrichtung wird aus Referenzgründen beschrieben und ist nicht Teil der Erfindung. Sie kann die gleiche sein wie die erste oder zweite Ausführungsform, mit Ausnahme der folgenden Beschreibung, und verwendet eine optische Teilchenabschirmung, die eine optische Brise erzeugt, um Schmutzpartikel ablenken zu können.
Die dritte Vorrichtung ist in 5 gezeigt und umfasst eine Strahlungsquelle 31, die hochintensive Abschirmstrahlen 32 aus elektromagnetischer Strahlung parallel zur Maske MA und quer durch den davor befindlichen Raum aussendet. Die Strahlungsquelle 31 kann jede geeignete Quelle oder Anordnung von Quellen sein, die geeignete Kollimationseinrichtungen und/oder Ausrichteinrichtungen zum Leiten des Strahls durch den erforderlichen Raum aufweisen, während die Erzeugung von Streulicht außerhalb des gewünschten Bereichs auf ein Minimum reduziert wird. Ein Strahlabsorber 33 kann an der anderen Seite des Raums vor der Maske MA angeordnet sein, um die abschirmende Strahlung zu absorbieren und Reflexionen zu verhindern. Die Photonen der Abschirmstrahlen 32 tragen das Moment m, das zu jedem Teilchen übertragen wird, das Photonen von den Strahlen 32 absorbiert. Die Wellenlänge des Lichts in der Teilchenabschirmung 30 ist daher so gewählt, dass sie von allen erwarteten Teilchen absorbiert wird. Die Wellenlänge kann auch so gewählt sein, dass die verwendete Schutzschicht auf sie nicht empfindlich reagiert, so dass jegliches Streulicht, das das Substrat erreicht, die Schutzschicht nicht belichtet.
Der durch einen Strahl aus Strahlung mit einer Intensität I pro m² ausgeübte Druck ist gegeben durch:
wobei c die Lichtgeschwindigkeit (3 × 10⁸m/s) ist. Die Beschleunigung eines kugelförmigen Teilchens mit dem Radius r_p und der Dichte ρ ist gegeben durch:
die mit der Zeit konstant ist, so dass die für die Bewegung über eine Entfernung erforderliche Zeit gegeben ist durch:
Die für Teilchen verschiedener Größe erforderliche Zeit für die Bewegung über einen Abstand von 150 mm, die annähernde Größe einer Maske, ist in der nachfolgenden Tabelle 3 enthalten, vorausgesetzt, es ist eine Teilchendichte ρ von 2,000 kg/m³ und eine Intensität von 8 kW/m² gegeben.
Wiederum kann eine erhebliche Ablenkung erzielt werden, wenn die optische Teilchenabschirmung 30 so angeordnet ist, dass sie sich über eine substantielle Strecke vor der Maske MA erstreckt. Insbesondere kann die optische Teilchenabschirmung so angeordnet sein, dass sie eine Strahlungsintensität ähnlich derjenigen des Projektionsstrahls PB aufweist, so dass die durch die optische Abschirmung ausgeübte Abienkkraft mit der Kraft vergleichbar ist, die durch den Projektionsstrahl ausgeübt wird, wodurch die Teilchen in Richtung Maske MA hochbewegt werden können.
Eine vierte Vorrichtung, wiederum beschrieben aus Referenzgründen und nicht Teil der Erfindung, kann die gleiche sein wie die erste oder zweite Ausführungsform oder die dritte Vorrichtung, mit Ausnahme der folgenden Beschreibung. Zusätzliche Ionisierungsstrahlung ist vor dem zu schützenden Element vorhanden, das selbst geladen ist, um sich nähernde Ionen abweisen zu können.
6 zeigt eine Ionisierungsstrahlungsquelle 41, die einen quer durchlaufenden Strahl 42 aus Ionisierungsstrahlung durch den Bereich vor dem abzuschirmenden Element, in diesem Fall die Maske MA, leitet. Der Strahl 42 weist eine Dicke t senkrecht zur Funktionsfläche der Maske MA auf, die groß genug ist, um die Ionisation, vorzugsweise Mehrfachionisation, der meisten oder aller Atome, die sich der Maske MA nähern, gewährleisten zu können. Die Wellenlänge der Strahlung sollte kurz (energetisch) genug sein, um die Ionisation aller erwarteten Atome gewährleisten zu können und sollte somit vorzugsweise kürzer als 200 nm (6,2 eV) sein. Beispielsweise ist eine Heliumlampe mit einer 59 nm Strahlung (21 eV) geeignet. Derartige Quellen sind gewöhnlich gepulst und sollten in diesem Fall eine Wiederholungsgeschwindigkeit aufweisen, die schnell genug ist, um alle den Schutzbereich durchlaufende Atome bestrahlen zu können. So kann zum Beispiel eine Wiederholungsgeschwindigkeit von 4 kHz mit einer Strahlbreite von 100 mm verwendet werden. Ein sich mit 400 ms^–1, einer typischen Geschwindigkeit bei Raumtemperatur, bewegendes Gasmolekül durchquert die Abschirmung in wenigstens 0,25 ms und wird folglich durch wenigstens einen Puls beleuchtet.
Ausführungsform 3
Die dritte Ausführungsform, gezeigt in 7, ist eine Variante der vierten Vorrichtung. Bei der dritten Ausführungsform sind Kollektorplatten 43, die gegenüber der Maske MA negativ geladen sind, hinzugefügt worden, um den Abschirmeffekt zu erhöhen. Die Kollektorplatten 43 befinden sich an der anderen Seite des Schutzstrahls 42 als die Maske MA und dienen dazu, die positiv geladenen Ionen, die von der relativ positiven Maske MA abgestoßen worden sind, anzuziehen.
Ausführungsform 4
Die in 8 gezeigte vierte Ausführungsform ist eine Variante der dritten Ausführungsform, bezieht sich jedoch auf den Projektionsstrahl PB zum Ionisieren jeglicher Verunreinigungen, die sich der Maske MA nähern. Bei dieser Ausführungsform kann die Kollektorabschirmung 43 näher an der Maske und dem Weg des Projektionsstrahls PB angeordnet sein.
Bei einer fünften Vorrichtung, die in den 9-12 dargestellt und aus Referenzgründen beschrieben und nicht Teil der Erfindung ist, welche die gleiche wie die vorherigen Ausführungsformen und Vorrichtungen sein kann, mit Ausnahme des im Folgenden beschriebenen, ist ein Gitter in leichter Entfernung zum abzuschirmenden Objekt vorgesehen, um Elektronen anziehen zu können, die sich aufgrund der darauf aufgetroffenen Strahlung vom Objekt gelöst haben.
9 zeigt einen Querschnitt des Objekts O auf der Oberfläche OS, auf die ein Strahl einer Strahlung BR auftrifft. Das Objekt O kann ein Substrat W, eine Musteraufbringungseinrichtung wie z.B. eine Maske MA, oder ein Spiegel innerhalb des Bestrahlungssystems IL oder des Projektionssystems PL sein. Der Strahl aus Strahlung BR bewirkt, dass Elektronen e von der Oberfläche OS des Objekts O gelöst werden. Ein Gitter M ist im wesentlichen parallel zur Oberfläche OS des Objekts O und in geringem Abstand zur Oberfläche OS angeordnet. Eine Spannungsquelle VS ist an das Gitter M angeschlossen und legt eine vorab bestimmte positive Spannung an das Gitter an. Das Objekt O ist leitend an Masse gelegt. Daraus resultiere, dass die gelösten Elektronen e vom Gitter M angezogen und gesammelt werden. Das Objekt O kann auch negativ vorgespannt sein, um Elektronen abweisen zu können.
10 zeigt das Gitter M in perspektivischer Ansicht. In diesem Fall besteht das Gitter aus mehreren parallelen Drähten Mw. Die Dicke d3 jedes Drahtes ist im wesentlichen geringer als der Abstand d1 zwischen benachbarten Drähten. Dadurch ist gewährleistet, dass das Gitter den Strahl aus Strahlung nicht dämpft. Darüber hinaus ist der Abstand d1 zwischen benachbarten Drähten geringer als der Abstand d2 der Drähte von der Fläche 1a des Objekts O. Dadurch ist gewährleistet, dass das elektrische Feld von den Drähten zur Fläche annähernd einheitlich ist.
Ein passender Größenbereich für die Drähte Mw ist eine Dicke d3 von 2 μm bis 10 μm. Gewöhnlich werden die Drähte aus einem Leiter wie Wolfram, Molybdän, Kupfer oder Zirkon geformt. Ein spezieller Vorteil von Zirkon liegt darin, dass es relativ durchlässig für EUV ist. Der Abstand d1 zwischen den Drähten und der Abstand d2 der Drähte von der Oberfläche OS beträgt jeweils gewöhnlich 1 cm.
Die 11 und 12 zeigen das Gitter bei Benutzung mit einem gekrümmten Objekt. In 11 ist das Gitter M so gekrümmt, dass es der Krümmung des Objekts O annähernd folgt. In 12 ist das Gitter M im wesentlichen eben. Obwohl es möglich ist, dass das Gitter der Krümmung des Objekts O folgt, ist dies nicht erforderlich. In einigen Situationen können die Drähte des Gitters nicht so angeordnet werden, dass sie eine Krümmung bilden.
Während in der vorstehenden Beschreibung das Gitter so beschrieben worden ist, dass es aus mehreren parallelen Drähten besteht, kann vorteilhafterweise eine Vielzahl von Mustern verwendet werden. Insbesondere können Situationen gegeben sein, bei denen Verankerungspunkte für die Drähte des Gitters begrenzt sind, wodurch ein anderes Muster erforderlich wird.
Das Gitter M gemäß der fünften Vorrichtung, die aus Referenzgründen beschrieben und nicht Teil der Erfindung ist, kann vorteilhafterweise zusammen mit jeder der vorstehend oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden. In einem derartigen Fall verhindert das elektrische Feld zwischen einer Maske MA und dem Gitter M, dass gelöste Elektronen auf die Maske zurückfallen und lässt sie vom Gitter auffangen. Positiv geladene Teilchen (zum Beispiel durch Ionisierungsstrahlung ionisierte Teilchen), die sich der Maske MA nähern, werden durch die positive Vorspannung des Gitters zurückgestoßen oder verlangsamt und abgelenkt, wie für die vorstehenden Ausführungsformen beschrieben bzw. wie es im Folgenden beschrieben wird. Das Gitter M ist zwischen der Maske MA und einem der vorstehenden Elemente 11, 12, 21, 31 und 33 angeordnet. Die elektromagnetische Abschirmung besteht daher aus mehreren benachbarten abschirmenden elektromagnetischen (oder rein elektrischen) Feldern.
9 zeigt ferner eine Sensoreinrichtung AM zum Messen eines durch die gesammelten Elektronen induzierten elektrischen Stroms. Die durch den photoelektrischen Effekt aufgrund auftreffender Strahlung vom Projektionsstrahl gelösten und danach vom Gitter M eingesammelten Elektronen können als Maß für die Intensität bzw. die Dosis der Strahlung oder als Überwachungsmöglichkeit für die Verunreinigung der Oberfläche des Objekts O verwendet werden.
Ausführungsform 5
13 zeigt einen Teil des Beleuchtungssystems IL, der Maske MA und des Projektionssystems PL einer lithographischen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung, die die gleiche wie die erste Ausführungsform ist, mit Ausnahme des im Folgenden beschriebenen.
Bei der fünften Ausführungsform umfasst ein Spiegelgehäuse 140 teilweise Spiegel 142, die das Projektionssystem PL bilden und Spiegel 143, die wenigstens einen Teil des Beleuchtungssystems IL bilden. Das Spiegelgehäuse 140 kann auch als das Gehäuse für die Projektionsoptik bezeichnet werden. Erfindungsgemäß weist das Spiegelgehäuse 140 an den meisten seiner Flächen innere und äußere Elektroden 141 auf. Die Elektroden 141 können als leitfähige Beschichtungen auf den Oberflächen des Spiegelgehäuses 140 gebildet sein. Bei Betrieb der Vorrichtung sind die Elektroden 141 an eine Stromzufuhr 144 (z.B. 5 Volt) angeschlossen, so dass sie negativ geladen werden. Die Maske MA und jedes andere abzuschirmende Objekt (Spiegel) oder einige weitere Elektroden sind vorzugsweise geerdet oder an ein derartiges elektrisches Potential angeschlossen, dass ein abschirmendes elektrisches Feld gebildet wird.
Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, befinden sich das Spiegelgehäuse 140 und die darin befindlichen Spiegel oder anderen optischen Elemente im Vakuum (in einigen Fällen kann das Spiegelgehäuse 140 Teil der Vakuumkammerwand sein), und die geladenen Elektroden 141 dienen dazu, im Vakuumsystem verbliebene Schwebstoffe anzuziehen. Sobald die Schwebstoffe von den Elektroden 141 angezogen worden und mit ihnen kollidiert sind, bleiben sie leicht an ihnen haften und dadurch wird die Menge an Schwebstoffverunreinigung des Vakuums reduziert.
Vorzugsweise wird so viel freie Fläche wie möglich mit. Elektroden versehen, um das Einfangen von Schwebstoffen im Vakuum zu maximieren. Ebenso wie das Spiegelgehäuse 140 können Einfangelektroden an jeder geeigneten Fläche des Vakuumsystems vorgesehen sein, zum Beispiel an der hinteren Fläche von Spiegeln und anderen reflektierenden optischen Elementen. Vorzugsweise werden zumindest alle geeigneten Flächen gegenüber und nahe der Maske mit leitfähigen Elektroden versehen. In dem Fall, in dem das Spiegelgehäuse 140 leitend ist und jedes daran befes tigte sensitive Bauteil isoliert werden kann, wäre es möglich, das Spiegelgehäuse 140 selbst zu laden, um die Elektroden zum Einfangen von Partikeln zu bilden.
13 zeigt ferner einen Pfeil, der einen Gasfluss zu einer Vakuumpumpe VP zum Evakuieren des Spiegelgehäuses 140 zeigt.
Ausführungsform 6
Eine sechste Ausführungsform der Erfindung ist eine lithographische Vorrichtung wie sie mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben worden ist oder ein Maskenaufbewahrungsgehäuse mit einer Teilchenabschirmung oder Teilchenfalle, die in 14 dargestellt ist.
Die Teilchenabschirmung 50 der sechsten Ausführungsform umfasst ein ein- oder zweidimensionales Gitter oder Elektrodenfeld 51, 52, das nahe der mit einem Muster versehenen Seite P der Maske MA angeordnet ist. Wenn die Teilchenabschirmung 50 in einer Vorrichtung zum Handhaben von Masken oder einem Gehäuse zum Aufbewahren von Masken verwendet wird, kann sie den gesamten Oberflächenbereich des Musters P bedecken. Bei einer lithographischen Vorrichtung ist die Teilchenabschirmung entweder für Belichtungen aus dem Weg bewegt oder mit einem Schlitz versehen worden, der dem beleuchteten Bereich entspricht. Um zu verhindern, dass kleine Partikel die mit Muster versehene Seite der Maske MA erreichen, werden benachbarte Elektroden der Elektroden 51, 52 durch die Stromquelle 53 auf entgegengesetzte Polaritäten geladen. Dadurch entstehen zwischen den benachbarten Elektroden elektrostatische Felder, die negativ und positiv geladene Partikel zu den entgegenge setzt geladenen Elektroden ziehen. Festzustellen ist, dass es nicht erforderlich ist, die Elektroden kontinuierlich an die Stromzufuhr anzuschließen. Wenn sie gut isoliert sind und in einem Vakuum gehalten werden, können die Elektroden genügend Ladung zurückhalten, um die Maske MA über eine gewisse Zeit zu schützen, nachdem die Stromzufuhr abgetrennt worden ist.
15 zeigt eine modifizierte Teilchenabschirmung gemäß der sechsten Ausführungsform. Bei der Teilchenabschirmung 50a weisen die Elektroden 51a, 52a Spitzen oder Kämme auf, um Feldgradienten in ihrer Nähe zu verstärken und den Effekt des Einfangens von Partikeln zu verbessern.
Ausführungsform 7
Die siebte Ausführungsform ist eine lithographische Projektionsvorrichtung oder ein Gehäuse zum Aufbewahren von Masken mit physisch vorhandenen Partikelfallen. Diese sind in 16 dargestellt.
Die physisch vorhandene Partikelfalle ist in einer Ausnehmung 62 in einer Fläche einer Schutzplatte 60 ausgebildet. Innerhalb der Ausnehmung 62 befindet sich eine Vielzahl von Vorsprüngen 61. Die Vorsprünge 61 weisen Widerhaken in baumartiger Struktur auf, so dass Partikel, die in die Ausnehmung gelangen, durch die Widerhaken daran gehindert werden, zu entweichen und leicht eingefangen werden können. Der Einfangeffekt wird verstärkt, indem die Vorsprünge 61 (wie bei Ausführungsform 6 beschrieben) und/oder die Basis der Ausnehmung 62 geladen werden. Vorzugsweise wird die Platte 62 kalt gehalten, so dass mit ihr kollidierende Partikel leicht kinetische Energie verlieren, wodurch der Einfangeffekt weiter verstärkt wird. Die Ausnehmung 62 und die Vorsprünge 61 sollten klein sein und können mit Hilfe von Ätztechniken hergestellt werden.
Bei einer sechsten Vorrichtung, die nicht dargestellt ist, aus Referenzgründen beschrieben und nicht Teil der Erfindung ist, werden Partikel daran gehindert, mit der Maske MA in einer lithographischen Vorrichtung, einer Vorrichtung zum Handhaben von Masken oder einem Gehäuse zum Aufbewahren von Masken zu kollidieren und an dieser haften zu bleiben, indem eine Temperaturdifferenz zwischen der Maske und ihrer Umgebung gegeben ist.
Die Temperaturdifferenz kann durch eine Heizeinrichtung gegeben sein, z.B. eine Lampe, um die Maske zu erwärmen, und/oder durch eine Kaltplatte, die, gekühlt durch eine geeignete Kühleinrichtung, in der Nähe der mit einem Muster versehenen Oberfläche der Maske MA angeordnet ist. Durch das Vorhandensein einer Kaltfläche nahe der Maske wird das Anhaften von Partikeln an der Maske reduziert, da mit der Kaltfläche kollidierende Partikel leicht kinetische Energie verlieren und daher leichter an der Kaltfläche anhaften. Ein Erhitzen der Maske auf eine Temperatur über ihrer Umgebung ruft einen kontinuierlichen thermophoretischen Effekt hervor.
Eine siebte Vorrichtung, die aus Referenzgründen beschrieben und nicht Teil der Erfindung ist, stellt eine in 17 dargestellte Vakuumdichtung bereit, die in einer Vakuumkammer einer lithographischen Vorrichtung oder einer Vorrichtung zum Handhaben von Masken eingesetzt verwendet werden kann.
Bei der siebten Vorrichtung, die aus Referenzgründen beschrieben und nicht Teil der Erfindung ist, überlappen sich teilweise zwei Wandteile 71, 72 und sind miteinander durch eine mechanische Dichtung 73 verbunden. Die Wände 71, 72 trennen eine Vakuumkammer V vom Umgebungsdruck A. Auf der Vakuumseite der mechanischen Dichtung 73 sind zwei Elektroden 74, 75, angeordnet, eine am Wandteil 71 und eine am Wandteil 72. Die Elektroden 74, 75 sind an eine Stromzufuhr 76 angeschlossen, damit sie auf entgegengesetzte Polaritäten geladen werden können. Diese Elektroden dienen dann dazu, jedes geladene Teilchen, das durch die mechanische Dichtung 73 erzeugt werden kann, einzufangen. Ferner kann jede der Lösungen der Ausführungsformen 10 und 11 nahe der Dichtung 73 an der Vakuumseite vorgesehen sein, um Teilchen von der Dichtung 73 aufzufangen.
Ausführungsform 8
Eine achte erfindungsgemäße Ausführungsform stellt ein Gehäuse zum Aufbewahren von Masken bereit, in dem Masken für längere Zeiträume aufbewahrt werden können.
Ein Maskenaufbewahrungsgehäuse 80, das teilweise in 18 dargestellt ist, umfasst ein Hauptgehäuse 81 und einen Gehäuseboden 82, die eine geschlossene Kammer bilden, in der die Maske MA aufbewahrt werden kann. Die Maske MA wird durch geeignete (nicht dargestellte) Klemmeinrichtungen festgehalten. Die geschlossene Kammer kann unter Vakuum oder mit einem verunreinigungsfreiem Schutzgas gefüllt sein. In beiden Fällen ist das Gehäuse durch die Dichtung 83 geschlossen. Dort, wo sich die geschlossene Kammer unter Vakuum befindet, kann die Dichtung 83 Elektroden aufweisen, um Partikel, wie bei der neunten Ausführungsform beschrieben, einzufangen.
Ferner weist die geschlossene Kammer eine Teilchenabschirmeinrichtung 84 auf. Die Teilchenabschirmeinrichtung 84 dient dem Einfangen von Partikeln, die sich in der geschlossenen Kammer befinden können, oder verhindert auf andere Weise, dass sie die Maske MA erreichen, insbesondere deren mit Muster versehene Oberfläche, und kann wie vorstehend beschrieben in Bezug zu jeder beliebigen oder der ersten bis siebten Ausführungsform konstruiert sein. Im Maskenaufbewahrungsgehäuse 80 befindet sich eine Stromquelle. Die Teilchenabschirmung kann so angeordnet sein, dass sie während länger dauernder Aufbewahrung von einer externen Quelle mit Strom versorgt wird, ist jedoch auch mit einer vorzugsweise wieder aufladbaren internen Stromquelle versehen, um die Teilchenabschirmung 84 während des Transports betriebsfähig zu halten.
19 zeigt eine achte Vorrichtung, die aus Referenzgründen beschrieben und nicht Teil der Erfindung ist. Sie zeigt ein Rohr 150, in dem durch Elektroden 141 ein elektrisches Feld erzeugt wird. Das Rohr 150 kann an eine Vakuumpumpe VP angeschlossen sein, um eine Vakuumkammer V zu evakuieren, an die das andere Ende des Rohres 150 angeschlossen ist. Negativ geladene Elektroden sind im Innern des Rohres 150 angeordnet, um Partikel aus der Kammer V herauszutransportieren, in der sich ein oder mehrere abzuschirmende Objekte befinden. Das Rohr kann an der linken Seite des in 13 gezeigten Spiegelgehäuses 140 angeordnet sein. Er kann jedoch auch an einige Vorrichtungen zur Handhabung von Masken angeschlossen sein, zum Beispiel an eine Vorrichtung, in der eine Maske gereinigt wird, bevor sie in einer Projektionsvorrichtung verwendet wird. Von der mit Muster versehenen Oberfläche der Maske gelöste Partikel können dann durch elektrische Felder durch ein Rohr 150 abgeführt werden. Optional kann ein Ionisationsstrahl 42 aus Strahlung eingesetzt werden. Es ist jede Konfiguration von Elektroden, die Partikel aus dem Raum V, zum Beispiel, abführen, wie bei früheren Ausführungsformen erörtert, geeignet und nicht auf die eine in 19 dargestellte begrenzt.
Obwohl im Vorstehenden spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, kann die Erfindung auch anders als beschrieben umgesetzt werden. Die Beschreibung ist nicht auf die durch die Ansprüche definierte Erfindung begrenzt. Insbesondere ist festzustellen, dass die Teilchenabschirmungen der verschiedenen Ausführungsformen so kombiniert werden können, dass eine erfindungsgemäße Teilchenabschirmung von jedem oder mehreren des Folgendem Gebrauch machen kann: einem einheitlichen elektrischen Feld, einem nicht-einheitlichen elektrischen Feld, einer optischen Brise, Ionisationsstrahlung und Ladung des abzuschirmenden Objekts. Die Erfindung kann in einer lithographischen Vorrichtung verwendet werden, die einen Projektionsstrahl aus elektromagnetischer Strahlung verwendet, insbesondere, aber nicht ausschließlich, mit einer Wellenlänge von weniger als ca. 200 nm, zum Beispiel 193 nm, 157 nm oder EUV-Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge im Bereich von 8 bis 20 nm, insbesondere 9 bis 16 nm).

Claims

Lithographischer Projektionsapparat, mit: einem Strahlungssystem (IL) für die Zufuhr eines Projektionsstrahls (PB) aus elektromagnetischer Strahlung; einem Maskentisch (MT) zum Abstützen einer Maske (MA), wobei die Maske dazu dient, den Projektionsstrahl gemäß einem erdachten Muster mit einem Muster zu versehen; einem Substrattisch (WT) zum Halten eines Substrats (W); und einem Projektionssystem (PL) zum Projizieren des mit einem Muster versehenen Strahls auf einen Zielabschnitt (C) des Substrats (W); einer Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a), die angeordnet ist, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, um zu verhindern, dass Teilchen auf eine Maske (MA), die durch den Maskentisch (MT) gestützt wird, auftreffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) angepasst ist, um das elektrische Feld in der Nähe der Maske (MA), die durch den Maskentisch (MT) gestützt wird, zu erzeugen und eine Elektrode (12; 21; 43; 141; 52; 52a) und Einrichtungen umfassen, welche die Elektrode (12; 21; 43; 141; 52; 52a) in Bezug auf die Maske (MA), die durch den Maskentisch (MT) gestützt wird, negativ laden.
Apparat nach Anspruch 1, wobei die besagte Teilchenabschirmeinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie Teilchen ablenkt, die sich der Maske (MA), welche durch den Maskentisch (MT) gestützt wird, nähern.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) angepasst ist, um ein uneinheitliches elektrisches Feld zu bilden.
Apparat nach Anspruch 3, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) ein längliches geladenes Element umfasst.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) angepasst ist, um ein im wesentlichen einheitliches elektrisches Feld zu erzeugen.
Apparat nach Anspruch 5, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung zwei leitende Platten (11, 12) umfasst, die im wesentlichen parallel zueinander an jeder Seite eines Bereichs neben der Maske (MA), die vom Maskentisch (MT) getragen wird, sind, sowie Einrichtungen zum Erstellen einer Potentialdifferenz zwischen den beiden leitenden Platten (11, 12).
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) ein Gitter (M) oder ein Feld von Elektroden (51, 52; 51a, 52a) umfasst.
Apparat nach Anspruch 7, wobei das Gitter (M) oder das Feld von Elektroden (51, 52; 51a, 52a) im wesentlichen parallel zu einer abzuschirmenden Oberfläche der Maske (MA), die von dem Maskentisch (MT) gestützt wird, angeordnet ist.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) eine elektrostatische Getterplatte und Einrichtungen zum Laden der elektrostatischen Getterplatte auf ein Potential umfasst, um ein elektrisches Feld zum Anziehen von Teilchen zu erzeugen.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtungen (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) ausgebildet und angeordnet sind, um Teilchen aus einem Raum innerhalb des Apparates herauszutransportieren.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) ferner eine Strahlungsquelle (41) umfasst, die angeordnet ist, um einen Strahl aus Strahlung (42) zu erzeugen.
Apparat nach Anspruch 11, wobei die Strahlungsquelle (41) angepasst ist, um einen elektromagnetischen Strahl (42) zu erzeugen, der als optische Brise wirkt, um Teilchen durch Impulsübertragung abzulenken.
Apparat nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Strahlungsquelle (41) angepasst ist, um einen Strahlungsstrahl (42) zu erzeugen, der in der Lage ist, Teilchen zu ionisieren.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) Einrichtungen zum Laden der Maske (MA), die von dem Maskentisch (MT) gestützt wird, auf eine Vorspannung relativ zu ihrer Umgebung umfasst.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Element zur Handhabung von Masken zum Weiterleiten der Maske (MA) zum Maskentisch (MT) und wobei das Element zur Handhabung von Masken die Teilchenabschirmeinrichtung (10; 20; 43; 141; 144; 50; 50a) zum Abschirmen der Maske (MA) umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Substrats (W), das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material bedeckt ist, auf einem Substrattisch (WT); Bereitstellen eines Projektionsstrahls (PB) aus elektromagnetischer Strahlung unter Verwendung eines Strahlungssystems (IL); Verwenden einer Maske (MA), um dem Projektionsstrahl in seinem Querschnitt ein Muster aufzuprägen; und Projizieren des mit einem Muster versehenen Strahls aus Strahlung mit Hilfe eines Projektionssystems (PL) auf einen Zielabschnitt (C) der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material; gekennzeichnet durch: Erzeugen eines elektrischen Feldes in der Nähe der Maske (MA), um zu verhindern, dass Teilchen auf die Maske (MA) auftreffen, indem eine Elektrode (12; 21; 43; 141; 52; 52a) negativ in Bezug auf die Maske (MA) geladen wird.
Transportables Gehäuse (80) zum Aufbewahren von Masken, mit: einer Kammer (81, 82) zur Aufnahme einer Maske (MA), während diese benutzt, transportiert oder aufbewahrt wird; und einer Teilchenabschirmung (84) zur Vermeidung oder Verminderung der Verunreinigung von wenigstens der mit einem Muster versehenen Oberfläche der Maske (MA) durch Teilchen; wobei die Teilchenabschirmung (84) eine Elektrode und Einrichtungen umfasst, die angeordnet sind, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, um zu verhindern, dass Teilchen auf zumindest die mit einem Muster versehene Oberfläche der Maske (MA) auftreffen, dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem transportablen Gehäuse (80) zum Aufbewahren von Masken enthaltene Stromquelle angeordnet ist, um die Teilchenabschirmung (84) mit Strom zu versorgen.
Transportables Gehäuse (80) zum Aufbewahren von Masken nach Anspruch 17, wobei die Teilchenabschirmung (84) ein Gitter oder Feld von Elektroden umfasst.
Transportables Gehäuse (80) zum Aufbewahren von Masken nach den Ansprüchen 17 oder 18, wobei die Teilchenabschirmung (84) ferner eine Heizeinrichtung umfasst, um die Maske (MA) auf einer Temperatur zu halten, die über der Temperatur ihrer Umgebung liegt.
Transportables Gehäuse (80) zum Aufbewahren von Masken nach Anspruch 17, 18 oder 19, wobei die Teilchenabschirmung ferner eine Platte umfasst, die in der Nähe der Maske (MA) angeordnet ist, und eine Kühleinrichtung, um die Platte auf einer Temperatur zu halten, die unter der Temperatur der Maske (MA) liegt.