DE60128975T2

DE60128975T2 - Mikrolithographischer Projektionsapparat

Info

Publication number: DE60128975T2
Application number: DE60128975T
Authority: DE
Inventors: Johannes Mulkens
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: US20010012101A1; US6522387B2; JP2001237183A; KR100585461B1; KR20010076350A; DE60128975D1; TWI283798B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Telezentrizitätsfehlerkompensation in einem lithographischen Projektionsapparat, der umfasst:

– ein Bestrahlungssystem zur Zufuhr eines aus Strahlung bestehenden Projektionsstrahls,
– Mustereinrichtungen zum Mustern des Projektionsstrahls gemäß einem gewünschten Muster,
– einen Substrattisch zum Halten eines Substrats, und
– ein Projektionssystem zum Abbilden des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats.

Der Begriff "Mustereinrichtung" oder "Musterungseinrichtung" ist breit auszulegen, so dass er sich auf Einrichtungen bezieht, die dazu verwendet werden können, einen einfallenden Strahlungsstrahl mit einem gemusterten Querschnitt zu versehen, der einem Muster entspricht, das in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden soll, der Begriff "Lichtventil" wurde ebenfalls in diesem Zusammenhang verwendet. Im Allgemeinen entspricht das Muster einer speziellen Funktionsschicht in einer Vorrichtung, die in dem Zielabschnitt erzeugt wird, wie etwa einer integrierten Schaltung oder einer anderen Vorrichtung (siehe unten). Beispiele für solche Musterungseinrichtungen umfassen:

– Eine durch einen Maskentisch gehaltene Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie wohlbekannt und umfasst Maskenarten, wie etwa Binär-, harte Phasen-(alternating Phase-shift) und weiche Phasenmasken (attenuated phase-shift), sowie verschiedene Hybrid-Maskenarten. Die Platzierung einer solchen Maske ("Retikel") im Strahlungsstrahl bewirkt eine selektive Durchlassung (bei einer durchlässigen Maske) oder Reflektion (bei einer reflektierenden Maske) der auf die Maske auftreffenden Strahlung in Übereinstimmung mit dem Muster der Maske. Der Maskentisch stellt sicher, dass die Maske in einer gewünschten Position im einfallenden Strahlungsstrahl gehalten werden kann und dass sie relativ zum Strahl bewegt werden kann, sofern dies erwünscht ist.
– Eine programmierbare Spiegelanordnung. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist eine matrixadressierbare Oberfläche mit einer viskoelastischen Steuerschicht und einer reflektierenden Oberfläche. Das Grundprinzip hinter einer solchen Vorrich tung besteht darin, dass (beispielsweise) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes Licht als gebeugtes Licht reflektieren, während nicht adressierte Bereiche einfallendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren. Unter Verwendung eines geeigneten Filters kann das ungebeugte Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei nur das gebeugte Licht zurückbleibt, auf diese Weise wird der Strahl in Übereinstimmung mit dem Adressierungsmuster der matrix-adressierbaren Oberfläche gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Mehr Informationen über derartige Spiegelanordnungen können beispielsweise den US-Patenten US 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen werden.
– Eine programmierbare LCD-Anordnung (Flüssigkristallanzeigeanordnung). Ein Beispiel für eine solche Konstruktion ist in dem US-Patent US 5,229,872 angegeben.

Aus Gründen der Einfachheit kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten Stellen spezifisch auf Beispiele beziehen, die einen Maskentisch und eine Maske umfassen, die in solchen Fällen besprochenen allgemeinen Grundlagen sind jedoch in dem breiteren Zusammenhang der vorstehend dargelegten Musterungseinrichtung zu sehen.
Aus Gründen der Einfachheit kann das Projektionssystem nachfolgend als "Linse" bezeichnet sein, dieser Begriff ist jedoch breit auszulegen, so dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst, einschließlich z.B. Brechungsoptik-, Reflexionsoptik- und katadioptrischer Systeme. Das Bestrahlungssystem umfasst im Allgemeinen ein Beleuchtungssystem ("Beleuchter"), das auch Elemente umfassen kann, die in Übereinstimmung mit einer beliebigen dieser Ausführungsarten arbeiten, um den Projektionsstrahl einer Strahlung zu lenken, zu formen oder zu steuern, wobei solche Elemente nachfolgend entweder kollektiv oder einzeln ebenfalls als "Linse" bezeichnet sein können. Des Weiteren kann der lithographische Apparat so ausgeführt sein, dass er zwei oder mehr Maskentische und/oder zwei oder mehr Substrattische aufweist. Bei solchen "Mehr-Tisch-" Vorrichtungen können die zusätzlichen Tische parallel eingesetzt werden oder es können an einem oder mehreren Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein oder mehrere andere Tische zur Belichtung verwendet werden. Lithographische Zwei-Tisch-Apparate sind beispielsweise in US 5,969,441 und US Serial-No. 09/180,011 , eingereicht am 27. Februar 1998, ( WO 98/28665 und WO 98/40791 ) beschrieben.
Ein lithographischer Projektionsapparat kann beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Musterungseinrichtung ein Schaltungsmuster erzeugen, das einer einzelnen Schicht der IC entspricht, wobei dieses Muster auf einem Zielabschnitt (der ein oder mehrere Halbleiterplättchen umfasst) eines Substrats (Siliziumwafer) abgebildet werden kann, das mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Fotolack) überzogen ist. Im Allgemeinen enthält ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die nacheinander, immer einer auf einmal, durch das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei dem vorliegenden Apparat, der eine Musterung durch eine Maske auf einem Maskentisch verwendet, kann zwischen zwei verschiedenen Maschinentypen unterschieden werden. Bei einem Typ eines lithographischen Projektionsapparats wird jeder Zielabschnitt durch Belichten des vollständigen Maskenmusters auf den Zielabschnitt in einem Schritt bestrahlt, ein solcher Apparat wird für gewöhnlich als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einem alternativen Apparat (der für gewöhnlich als Step-and-Scan-Apparat oder Scanner bezeichnet wird) wird jeder Zielabschnitt durch progressives Scannen des Maskenmusters unter dem Projektionsstrahl in einer gegebenen Referenzrichtung (der "Scan"-Richtung) bestrahlt, wobei der Substrattisch gleichzeitig parallel oder antiparallel zu dieser Richtung gescannt wird, da das Projektionssystem im Allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor M (im Allgemeinen < 1) hat, beträgt die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch gescannt wird, einen Faktor M mal demjenigen, mit dem der Maskentisch gescannt wird. Mehr Informationen in Bezug auf lithographische Vorrichtungen, wie hierin beschrieben, sind beispielsweise US 6,046,792 zu entnehmen.
Da der Bedarf, immer kleinere Merkmale bei höheren Dichten abzubilden, steigt, ist es notwendig, Strahlung mit kürzerer Wellenlänge, z.B. Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 157 nm oder 126 nm, zu verwenden. Dies kann jedoch zu Problemen führen, die durch chromatische Abweichung verursacht werden, welche die Leistung des Projektionsapparats verschlechtern kann. Zwei Gründe dafür bestehen darin, dass erstens Strahlungsquellen, wie etwa Laser, zum Erzeugen von Strahlung kürzerer Wellenlänge häufig größere Linienbreiten aufweisen, d.h. die Quelle ist weniger monochromatisch und enthält eine größere Bandbreite an Wellenlängen, und dass zweitens das Dispersionsverhältnis des Brechungsindex zur Wellenlänge bei lichtbrechenden Medien, die für die Linsen verwendet werden, bei kürzeren Wellenlängen häufig einen steileren Gradienten hat, weshalb die Medien streuender sind, was zu einer erhöhten chromatischen Abweichung führt. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, eine Projektionslinse zu konstruieren, die achromatisch ist, z.B. durch Kombinieren von Linsenelementen, die Stärken entgegengesetzter Vorzeichen haben und aus Linsenmaterialien mit unterschiedlichen Dispersionsverhältnissen gefertigt sind, so dass die chromatische Abweichung im Wesentlichen behoben wird. Dies erhöht jedoch die Komplexität und Kosten des Linsensystems, da zwei unterschiedliche Medien erforderlich sind. Außerdem nimmt die Anzahl möglicher lichtbrechender Medien ab, wenn Licht mit einer relativ kurzen Wellenlänge verwendet wird. Dies macht es äußerst schwierig, eine Projektionslinse herzustellen, die achromatisch ist.
Eine alternative Lösung besteht darin, ein katadioptrisches Linsensystem zu verwenden, das wenigstens ein reflektierendes optisches Element umfasst. Dies ermöglicht es, für sämtliche Linsen ein einziges Material zu verwenden. Die Verwendung reflektierender Elemente bei manchen Projektionssystembauarten bedeutet jedoch, dass ein Bild achsenentfernt projiziert werden muss, um zu vermeiden, dass ein Teil davon durch bestimmte Elemente im System verdeckt wird. Dies bedeutet, dass sich das projizierte Bild nicht über die optische Achse (d.h. das Zentrum) des Projektionssystems erstreckt. Ein Beispiel für eine katadioptrische Linse ist beispielsweise in US 5,537,260 angegeben.
Ein solches Projektionssystem weist jedoch im Allgemeinen einen inhärenten Telezentrizitätsfehler auf. Dabei ist das Problem des gleichzeitigen Kompensierens dieses Fehlers und des Minimierens der Größe der Beleuchtungssystemlinsen bei einem achsenentfernten Projektionssystem gegeben.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten mikrolithographischen Projektionsapparat bereitzustellen, der die vorstehend genannten Probleme vermeidet oder vermindert.
US-A 5,739,899 offenbart einen lithographischen Projektionsapparat gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Erfindungsgemäß wird ein lithographischer Projektionsapparat bereitgestellt, der umfasst:

– ein Beleuchtungssystem zum Bereitstellen eines aus Strahlung bestehenden Projektionsstrahls,
– eine Einrichtung zum Halten einer Mustereinrichtung, wobei die Mustereinrichtung zum Versehen des Projektionsstrahls mit Mustern in Übereinstimmung mit einem gewünschten Muster dient,
– einen Substrattisch zum Halten eines Substrats, und
– ein Projektionssystem zum Abbilden des gemusterten Strahls auf einem Zielabschnitt des Substrats, das so angeordnet ist, dass der gemusterte Strahl im Betrieb in Bezug auf die optische Achse des Projektionssystems achsenentfernt projiziert wird,

Die Kompensationseinrichtung, die auch als "Kompensator" bezeichnet wird, ermöglicht es, den Telezentrizitätsfehler des Projektionssystems bei einem achsenentfernten Projektionssystem zumindest teilweise zu korrigieren, z.B. bei einem System, das katadioptrisch ist und bei dem der gemusterte Projektionsstrahl das Projektionssystem achsenentfernt durchquert, um die Verdeckung zu vermeiden.
Da der gemusterte Strahl achsenentfernt projiziert wird, wie vorstehend beschrieben, sollte auch der bestrahlte Bereich in der Ebene der Maske bezogen auf die optische Achse des Projektionssystems seitlich versetzt sein. Die optische Achse des Beleuchters ist seitlich versetzt, so dass sie parallel zur optischen Achse des Projektionssystems, jedoch bezogen auf diese achsenentfernt, verläuft, und so dass sie bezogen auf den bestrahlten Bereich im Wesentlichen zentriert ist. Dies ermöglicht es, die Größe des Beleuchters sowie seiner Linsen und optischen Bauteile zu minimieren.
Der lithographische Projektionsapparat umfasst bevorzugt Mustereinrichtungen.
Der Kompensator ist bevorzugt in Bezug auf die austretende optische Achse des Beleuchters schräg gestellt. Dies ist eine relativ einfache Modifikation, damit das Beleuchtungssystem im Hinblick auf einen Telezentrizitätsfehler im Projektionssystem kompensiert werden kann.
Der Kompensator ist bevorzugt schräg stellbar, um eine Einstellung der Telezentrizitätsfehlerkompensation zu ermöglichen.
Der Kompensator umfasst bevorzugt ein reflektierendes Element. Dieses kann beispielsweise einen Spiegel im Beleuchter umfassen und ermöglicht es einem bereits vorhandenen Spiegel, die zweifache Funktion sowohl des Ablenkens des Strahls als auch des Korrigierens von Telezentrizitätsfehlern aufzuweisen.
Obgleich das reflektierende Element, etwa ein Spiegel, typischerweise planar ist, was zumindest eine grobe Telezentrizitätsfehlerkompensation ermöglicht, ist es auch möglich, dass das reflektierende Element ein nicht planares Profil aufweist, damit die Telezentrizitätskompensation mit der Position im Strahl variieren kann.
Erfindungsgemäß umfasst der Kompensator ein keilförmiges durchlässiges optisches Element. Das keilförmige optische Element umfasst bevorzugt einen aus einer axial symmetrischen Linse bestehenden Abschnitt. Dies hat den Vorteil, dass die Linse durch gängige Techniken hergestellt werden kann, um eine genaue Telezentrizitätsfehlerkompensation mit der geeigneten Symmetrie bereitzustellen, wobei die Linse dann zugeschnitten werden kann, um den keilförmigen Abschnitt zur Einführung in den Strahlpfad vorzusehen, um den Telezentrizitätsfehler ungeachtet der Tatsache zu kompensieren, dass der Apparat ein achsenentferntes Projektionssystem umfasst. Ein weiterer Vorteil besteht nun darin, dass mehr als ein Kompensator in Form eines keilförmigen optischen Elements aus einer einzelnen Linse erhalten werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung befindet sich bei einer einen Maskentisch verwendenden Ausführungsform das keilförmige optische Element nahe einer Position, in der im Betrieb eine Maske durch den Maskentisch gehalten wird, oder in einer im Wesentlichen dazu konjugierten Position. Dies hat den Vorteil, dass die Telezentrizitätsfehlerkompensation im Wesentlichen die Einstellung des Einfalls-/Austrittswinkels des Lichtstrahls auf der Maske als Funktion der Position auf der Maske erforderlich macht (d.h. der Kompensator wirkt als dezentrierte Feldlinse).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung bereitgestellt, das die Schritte umfasst:

– Bereitstellen eines Substrats, das wenigstens teilweise mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material überzogen ist, Bereitstellen eines aus Strahlung bestehenden Projektionsstrahls unter Verwendung eines Bestrahlungssystems,
– Verwenden einer Mustereinrichtung zum Versehen des Projektionsstrahls mit einem Muster in seinem Querschnitt, und
– Projizieren des aus Strahlung bestehenden gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material unter Verwendung eines Projektionssystems, wobei der gemusterte Projektionsstrahl in Bezug auf die optische Achse des Projektionssystems achsenentfernt projiziert wird,

Bei einem Herstellungsverfahren, das einen erfindungsgemäßen lithographischen Projektionsapparat verwendet, wird ein Muster (z.B. in einer Maske) auf einem Substrat abgebildet, das zumindest teilweise mit einer Schicht aus energieempfindlichem Material (Fotolack) überzogen ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedenen Verfahren, wie etwa Grundieren, Fotolackbeschichtung und einem leichten Trocknen (soft bake), unterzogen werden. Nach dem Belichten kann das Substrat anderen Verfahren unterzogen werden, wie etwa einem Post-Exposure Bake (PEB – nach der Belichtung erfolgenden Trocken- oder Heizschritt), Entwickeln, starken Trocknen (hard bake) und Messen/Untersuchen der abgebildeten Merkmale. Dieser Verfahrensablauf wird als Basis für die Musterung einer einzelnen Schicht einer Vorrichtung, z.B. einer IC, verwendet. Eine derartige gemusterte Schicht kann dann verschiedenen Verfahren, wie etwa Ätzen, Ionenimplantieren (Dotieren), Metallisieren, Oxidieren, chemomechanisches Polieren, etc., unterzogen werden, die alle dazu dienen, eine einzelne Schicht abschließend zu bearbeiten. Wenn mehrere Schichten benötigt werden, dann muss das ganze Verfahren oder eine Variante desselben für jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich ist eine Anordnung von Vorrichtungen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden. Diese Vorrichtungen werden dann durch eine Technik, wie etwa mechanisches Trennen (dicing) oder Sägen, voneinander gelöst, wonach die einzelnen Vorrichtungen auf einem Träger montiert, mit Anschlussstiften verbunden, etc. werden können. Weitere Informationen bezüglich solcher Verfahren können beispielsweise dem Buch "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Auflage, von Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 entnommen werden.
Obgleich in diesem Text spezifisch auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Apparats bei der Herstellung von ICs Bezug genommen wird, versteht es sich ausdrücklich, dass ein solcher Apparat viele andere Anwendungsmöglichkeiten hat. Er kann beispielsweise bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Führungs- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher, Flüssigkristallanzeigebildschirmen, Dünnfilmmagnetköpfen, etc. verwendet werden. Ein Fachmann wird erkennen, dass, im Zusammenhang mit solchen alternativen Anwendungen, jegliche Verwendung der Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "Halbleiterplättchen" in diesem Text als durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" ersetzt anzusehen ist.
In dem vorliegenden Dokument werden die Begriffe Strahlung, Strahlungsstrahl und Strahl im Prinzip so verwendet, dass alle Arten von elektromagnetischer Strahlung enthalten sind, einschließlich Ultraviolettstrahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und EUV.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigt/zeigen:
1 einen lithographischen Projektionsapparat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2(a) und (b) Diagramme von Projektionslinsensystemen zur Darstellung von Nicht-Telezentrizität bzw. Telezentrizität,
3 den Telezentrizitätsfehler eines Projektionssystems in Bezug auf ein achsenentferntes Beleuchtungssystem,
4 einen Beleuchter und ein Projektionssystem, die eine schräg stellbare Spiegeltelezentrizitätsfehlerkompensationseinrichtung umfassen, und
5 einen Beleuchter und ein Projektionssystem, die eine erfindungsgemäße keilförmige Telezentrizitätsfehlerkompensationseinrichtung umfassen.
In den Figuren geben entsprechende Bezugszeichen oder -ziffern entsprechende Teile an.
1 stellt schematisch einen erfindungsgemäßen lithographischen Projektionsapparat dar. Der Apparat umfasst:

– ein Bestrahlungssystem LA, Ex, IL zum Bereitstellen eines aus Strahlung (z.B. UV- oder EUV-Strahlung) bestehenden Projektionsstrahls PB,
– einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z.B. eines Retikels) ausgestattet ist,
– einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z.B. eines mit Fotolack beschichteten Siliziumwafers) ausgestattet ist,
– ein Projektionssystem ("Linse") PL (z.B. ein lichtbrechendes oder katadioptrisches System oder eine Spiegelgruppe) zum Abbilden eines bestrahlten Abschnitts der Maske MA auf einem Zielabschnitt C (der ein oder mehrere Halbleiterplättchen umfasst) des Substrats W.

Wie hier dargestellt, ist der Apparat vom durchlässigen Typ (d.h. er hat eine durchlässige Maske). Im Allgemeinen kann er jedoch auch beispielsweise vom reflektierenden Typ sein (mit einer reflektierenden Maske).
Das Bestrahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z.B. eine Hg-Lampe oder einen Excimer-Laser), die einen Strahl einer Strahlung erzeugt. Dieser Strahl wird einem Beleuchtungssystem IL zugeführt, und zwar entweder direkt oder nach dem Passieren einer Konditionierungseinrichtung, wie z.B. eines Strahlexpanders Ex. Der Beleuchter IL umfasst Justiermittel AM zum Einstellen des äußeren und/oder inneren radialen Ausmaßes (des σ-Außen- bzw. σ-Innenmaßes) der Intensitätsverteilung im Strahl. Darüber hinaus umfasst er im Allgemeinen verschiedene andere Bauteile, wie etwa einen Integrator IN und einen Kondensor CO. Auf diese Weise hat der auf die Maske MA auftreffende Strahl PB in seinem Querschnitt eine gewünschte Gleichförmigkeit und Intensitätsverteilung.
Es wird in Bezug auf 1 darauf hingewiesen, dass sich die Quelle LA im Gehäuse des lithographischen Projektionsapparats befinden kann (wie es häufig der Fall ist, wenn die Quelle LA z.B. eine Quecksilberlampe ist), sie kann jedoch auch vom lithographischen Projektionsapparat entfernt sein, wobei der von ihr erzeugte Strahlungsstrahl in den Apparat gelenkt wird (z.B. mit Hilfe von geeigneten Richtspiegeln), wobei dieses letztere Szenario häufig der Fall ist, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist. Die vorliegende Erfindung und die vorliegenden Ansprüche umfassen beide dieser Szenarien.
Der Strahl PB erfasst anschließend die in einem Maskenhalter auf einem Maskentisch MT gehaltene Maske MA. Nachdem er die Maske MA passiert hat, tritt der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der interferometrischen Verschiebungs- und Messeinrichtung IF kann der Substrattisch WT exakt bewegt werden, z.B. um andere Zielabschnitte C im Pfad des Strahls PB zu positionieren. Ebenso kann die erste Positionierungseinrich tung dazu verwendet werden, die Maske MA in Bezug auf den Pfad des Strahls PB exakt zu positionieren, z.B. nach einer mechanischen Rückholung der Maske MA aus einem Maskenarchiv oder während eines Scans. Im Allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines Langhubmoduls (Grobpositionierung) und eines Kurzhubmoduls (Feinpositionierung) umgesetzt, die nicht explizit in 1 dargestellt sind. Bei einem Wafer-Stepper jedoch (im Gegensatz zu einem Step-and-Scan-Apparat) kann der Maskentisch MT nur mit einem Kurzhubaktuator verbunden oder feststehend sein.
Der dargestellte Apparat kann in zwei unterschiedlichen Betriebsarten verwendet werden:

1. In der Step-Betriebsart wird der Maskentisch MT im Wesentlichen stationär gehalten und ein vollständiges Maskenbild in einem Schritt (d.h. in einem einzelnen "Blitz") 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. In der Scan-Betriebsart gilt im Wesentlichen dasselbe Szenario, außer dass ein gegebener Zielabschnitt C nicht in einem einzelnen "Blitz" belichtet wird. Stattdessen kann der Maskentisch MT mit einer Geschwindigkeit v in eine gegebene Richtung (der so genannten "Scan-Richtung", z.B. der x-Richtung) bewegt werden, so dass bewirkt wird, dass der Projektionsstrahl PB (der nun allgemein die Form eines Spalts hat) ein Maskenbild scannt, wobei der Substrattisch WT gleichzeitig ebenfalls in dieselbe oder die entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mv bewegt wird, wobei M die Vergrößerung der Linse PL ist (typischerweise M = 1/4 oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden, ohne Abstriche bei der Auflösung machen zu müssen.

Die 2(a) und (b) stellen schematisch Projektionssysteme 10 zum Formen eines Bildes einer ersten Ebene 12 dar, wie etwa einer gemusterten Oberfläche eines Retikels, in einer zweiten Ebene 14, wie etwa einer mit Fotolack beschichteten Oberfläche eines Wafers. 2(a) zeigt ein nicht telezentrisches Projektionssystem 10. Hierbei bezieht sich der Begriff "nicht teiezentrisch" auf eine Situation, in der die durchschnittlichen Winkel, unter denen die Lichtstrahlen eines bildformenden Strahlungsstrahls (der von einem Objektpunkt auf der Oberfläche 12 ausgestrahlt wird) den Ebenen 12 und 14 gegenüberliegen, erheblich von 90° abweichen. Folglich wird, wenn das Retikel oder der Wafer längs der optischen Achse der Linse aufwärts oder abwärts bewegt wird, das Bild seitlich bewegt, wie durch die Pfeile A in 2(a) gezeigt. Im Folgenden werden die durchschnittlichen Winkel als "durchschnittliche Strahlwinkel" bezeichnet. Im Gegensatz zu dem Projektionssystem 10 gemäß 2(a) ist das Projektionssystem 10 gemäß 2(b) telezentrisch: nun betragen die durchschnittlichen Strahlwinkel 122 und 142 (in 2(b)) eines bildformenden Strahls in Bezug auf die Ebenen 12 und 14 im Wesentlichen 90°. Folglich wird die Bildposition durch das Bewegen entweder der Objektebene oder der Bildebene nicht beeinträchtigt. Wenn beispielsweise die Ebene 12 aufwärts oder abwärts bewegt wird, bewegt sich die Position des Bildes nicht zur Seite, obgleich sie selbstverständlich in den und aus dem Fokus gebracht wird. Diese Anordnung ist eindeutig vorteilhaft, beispielsweise wenn es darum geht, aufeinander folgende lithographische Schichten übereinander zu legen.
Ein praxisnahes Projektionslinsensystem wird jedoch niemals perfekt telezentrisch sein. Es wird immer einen kleinen Resttelezentrizitätsfehler geben. Sowohl auf der Objektseite (der der Oberfläche 12 zugewandten Seite) als auch auf der Bildseite (der der Oberfläche 14 zugewandten Seite) eines telezentrischen Projektionssystems 10 weichen die durchschnittlichen Strahlwinkel 122 und 142 in 2b (leicht) von 90° ab. Diese Abweichung, die den Telezentrizitätsfehler darstellt, zeigt eine Abhängigkeit von der Seitenposition des Punktes 121 in Bezug auf die optische Achse 0 des Projektionssystems. 3 stellt eine Draufsicht eines Projektionslinsensystems mit einer optischen Achse 0 dar, wobei die konzentrischen Kreise 20, 22, 24 und 26 die Konturen im Wesentlichen gleicher Telezentrizitätsfehler darstellen. Als Beispiel können bei den Konturen 20 bis 26 die Winkelfehler Werte in Milliradiant (mRad), wie etwa +1, 0, –1 bzw. –2, aufweisen. Diese stellen die Winkelfehler auf dem Retikelniveau dar, sie sind jedoch auf dem Waferniveau infolge des Vergrößerungsfaktors M des Projektionslinsensystems selbstverständlich größer, z.B. viermal größer bei M = 1/4.
Das Beleuchtungssystem muss einen telezentrizitätskorrigierten Beleuchtungsstrahl liefern, bei dem der Einfallswinkel 123, in 2(b), mit der Seitenposition variiert, um so den inhärenten Telezentrizitätsfehler im Projektionssystem 10 zu kompensieren. Idealerweise sollte der einfallende Strahl, der den Punkt 121 in 2(b) beleuchtet, richtungsabhängig so sein, dass sein durchschnittlicher Strahlwinkel 123 genau mit dem durchschnittlichen Strahlwinkel 122 übereinstimmt, der durch den Telezentrizitätsfehler des Projektionssystems gebildet wird. Der Resttelezentrizitätsfehler des Beleuchtungssystems IL stimmt jedoch, sofern nicht Vorkehrungen getroffen werden, im Allgemeinen nicht mit dem Telezentrizitätsfehler des Projekti onssystems überein. Das Konzept der "Kompensation" und die Begriffe "Kompensationseinrichtung" und "Kompensator" beziehen sich, wie hierin verwendet, auf die Kompensation (d.h. Verringerung) einer Nichtübereinstimmung zwischen den Telezentrizitätsfehlern.
Wenn die optische Achse des Beleuchters koaxial mit dem Projektionslinsensystem verläuft, dann sind die Telezentrizitätsfehler axial symmetrisch, weshalb auch die Kompensation axial symmetrisch sein kann, so dass sie durch herkömmliche Linsen bereitgestellt werden kann. Wie vorstehend erläutert, kann es jedoch erwünscht sein, eine achsenentfernte Projektion zu verwenden. Das Rechteck 30 stellt den Beleuchtungsspalt eines Beleuchtungssystems dar, der in Bezug auf die optische Achse O des Projektionssystems achsenentfernt ist. Es ist im Allgemeinen vorteilhaft, die Größe der Austrittsapertur des Beleuchters zu minimieren, so dass sie gerade groß genug ist, das Spaltbild 30 zu umfassen. In diesem Fall ist das achsenentfernte Feld des Beleuchtungssystems durch den gestrichelten Kreis 32 angezeigt, der auf der Achse O' zentriert ist. Der Durchmesser des Kreises 32, der die Apertur des Beleuchters darstellt, ist eindeutig kleiner als der Durchmesser der Apertur des Projektionssystems, z.B. des Kreises 26.
Wie aus 3 ersichtlich, ist die durch den Beleuchter bereitzustellende Telezentrizitätsfehlerkompensation, angegeben durch die Bögen der Kreise 20, 22, 24 und 26, die das Feld 32 des Beleuchters kreuzen, asymmetrisch.
4 zeigt ein Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, zum Kompensieren einer asymmetrischen Telezentrizitätsabweichung. 4 zeigt einen Beleuchter 40, der eine Strahlformungsoptik 42, wie etwa ein Zoom-Axicon-Modul, und einen Integrator, wie etwa eine Facettenlinse oder einen Integratorstab, ein Feldlinsensystem, eine Retikelabdeckungseinrichtung 46 und ein zugeordnetes Retikelabdeckungslinsensystem 48 umfasst. Der Beleuchter 40 stellt einen Strahlungsstrahl zum Beleuchten eines Retikels 50 bereit, wobei ein Bild desselben dann durch das Projektionssystem 54 auf den Wafer 52 projiziert wird. Die auf das Retikel 50 auftreffende Beleuchtung hat die Form eines Spaltes, dargestellt durch das in 3 gezeigte Rechteck 30. Das Retikel 50 und der Wafer 52 werden in diesem Fall gescannt, so dass der Spalt und sein Bild über das Retikel 50 bzw. den Wafer 50 streichen. Der Beleuchter 40 umfasst einen Spiegel 56. Der Spiegel 56 ist schräg stellbar, so dass sein Winkel gewählt werden kann, um den Beleuchtungsstrahl abzulenken (auf diese Weise beträgt der durchschnittliche Einfallswinkel 123 der auf das Retikel 50 fallen den Strahlung nicht länger 90), um den nicht kreisförmig symmetrischen Telezentrizitätsfehler des Projektionssystems 54 zu kompensieren.
Ein planarer Spiegel 56 kann dazu verwendet werden, eine (grobe) Telezentrizitätsfehlerkompensation bereitzustellen. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Spiegel 56 jedoch mit einem Profil versehen sein, um eine genauere Telezentrizitätsfehlerkompensation bereitzustellen, um der notwendigen Fehlerkompensation für eine perfekte Übereinstimmung mit dem inhärenten Telezentrizitätsfehler des Projektionssystems 10 genauer zu entsprechen, wie in 3 gezeigt.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich ein keilförmiges durchlässiges optisches Element 58 im Beleuchtungsstrahlpfad. Gemäß einer Ausführungsform kann das Element 58 einfach ein keilförmiges Prisma zum Bereitstellen einer (groben) Telezentrizitätsfehlerkompensation sein. Bezug nehmend auf 3 kann eine Linse jedoch mit demselben Durchmesser wie die Apertur des Projektionssystems ausgeführt und auf der optischen Achse O zentriert sein und zur Kompensation des Telezentrizitätsfehlers, wie z.B. durch die Konturen 20 bis 26 gezeigt, angefertigt werden. Ein Abschnitt dieser Linse kann dann aus einer Seite herausgeschnitten werden, welcher groß genug ist, um den Durchmesser des Beleuchters 32 oder zumindest den vom Spalt 30 umgebenen Abschnitt abzudecken. Dieser Abschnitt der Linse ist keilförmig und verfügt über eine asymmetrische Telezentrizitätsfehlerkompensation als Funktion der Position, die im Allgemeinen ansonsten äußerst schwierig herzustellen wäre. Unter Verwendung dieser Technik könnten wenigstens zwei keilförmige Elemente 58 aus einer einzelnen Linse erhalten werden. Das Profil des keilförmigen Elements 58 ist derart, dass der Strahl, an jeder Position auf dem Element, um einen Winkel abgelenkt wird, der dazu geeignet ist, den durch die (vorstehend genannten) Winkelwerte der Konturen 20 bis 26 angegebenen Telezentrizitätsfehler zu kompensieren.
Das optische Element 58 könnte im Prinzip an einer beliebigen Stelle in dem durch den Beleuchter 40 verlaufenden optischen Strahlpfad angeordnet werden. Bei einer Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, ist das Element nahe dem Retikel 50 angeordnet. Es wirkt dann wie eine so genannte Feldlinse. Feldlinsen beeinflussen typischerweise die durchschnittliche Ausbreitungsrichtung eines Strahlungsstrahls (den durchschnittlichen Strahlwinkel) als Funktion der Seitenposition des Strahls an der Feldlinse, ohne die Apertur des Strahls erheblich zu beeinflussen. Eine Telezentrizitätsfehlerkompensation besteht aus dem Einstellen des Einfallswinkels 123 des auf das Retikel 50 fallenden Beleuchtungsstrahls als Funktion der Position, bevorzugt ohne die Apertur (σ-Außen- und σ-Inneneinstellungen) des Beleuchtungsstrahls erheblich zu beeinflussen. Somit führt eine Feldlinse diese exakte Funktion aus. Alternativ könnte das optische Element 58 nahe der Retikelabdeckungseinrichtung 46 angeordnet werden. An anderen Positionen im Beleuchter 40 ist nicht dieselbe Unterscheidung zwischen Position und Winkeln gegeben, die Pupillenebene 60 beispielsweise entspricht der Fourier-Transformation der Strahlverteilung am Retikel 50, so dass Positionen in der Ebene 60 den Einfallswinkeln am Retikel 50 entsprechen. Folglich ist es schwieriger, die geeignete Telezentrizitätsfehlerkompensation an einer allgemeinen Position im Beleuchter 40 bereitzustellen. Das keilförmige Element 58 könnte selbstverständlich in anderen konjugierten Ebenen im Beleuchter 40 angeordnet werden, da die Variation des Winkels mit der Position zwischen konjugierten Ebenen entsprechend wäre.
Die Merkmale der vorstehend beschriebenen und in 5 dargestellten Ausführungsform und das Beispiel gemäß 4 könnten selbstverständlich in Kombination verwendet werden, beispielsweise bei einem Beleuchter 40, der einen schräg stellbaren Spiegel und ein keilförmiges optisches Element umfasst. Alternativ oder zusätzlich dazu, könnte das keilförmige optische Element schräg stellbar sein, um eine Einstellung der Telezentrizitätsfehlerkorrektur bereitzustellen.
Obgleich spezifische Ausführungsformen der Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die Erfindung auch anders als beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann. Die Beschreibung soll die Erfindung nicht einschränken, welche durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Lithographischer Projektionsapparat mit: – einem Beleuchtungssystem (IL, 40) zum Bereitstellen eines aus Strahlung bestehenden Projektionsstrahls (PB), – einer Einrichtung zum Halten einer Mustereinrichtung (MA, 50), wobei die Mustereinrichtung zum Versehen des Projektionsstrahl (PB) mit Mustern in Übereinstimmung mit einem gewünschten Muster dient, – einem Substrattisch (WT) zum Halten eines Substrats (W, 52), und – einem Projektionssystem (PL, 54) zum Abbilden des gemusterten Strahls auf einem Zielabschnitt (C) des Substrats (W, 52), das so angeordnet ist, dass der gemusterte Strahl im Betrieb in Bezug auf die optische Achse (O) des Projektionssystems (PL, 54) achsenentfernt projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (O') des Beleuchtungssystems seitlich versetzt ist, so dass sie im Wesentlichen parallel zur optischen Achse (O) des Projektionssystems (PL, 54), jedoch in Bezug auf diese achsenentfernt, verläuft und dadurch, dass ferner ein keilförmiges durchlässiges optisches Element (58) als Kompensationseinrichtung zum Kompensieren von Telezentrizitätsfehlern des Projektionssystems (PL, 54) enthalten ist.
Apparat nach Anspruch 1, der die Mustereinrichtung (MA 50) umfasst.
Apparat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kompensationseinrichtungen (58) in Bezug auf die optische Achse (O') des Beleuchtungssystems (40) schräg gestellt sind, um Telezentrizitätsfehler im Projektionssystem (PL, 54) zu kompensieren.
Apparat nach Anspruch 3, wobei die Kompensationseinrichtungen (58) schräg stellbar sind, um eine Einstellung der Telezentrizitätsfehlerkompensation zu ermöglichen.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kompensationseinrichtungen ferner ein reflektierendes Element (56) umfassen.
Apparat nach Anspruch 5, wobei das reflektierende Element (56) ein nicht planares Profil hat.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das keilförmige optische Element (58) eine Prismenplatte umfasst.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das keilförmige optische Element (58) einen aus einer im Wesentlichen axial symmetrischen Linse bestehenden Abschnitt umfasst.
Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kompensationseinrichtungen (58) nahe einer Position der Mustereinrichtung (50) oder in einer im Wesentlichen dazu konjugierten Position angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, das die Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Substrats (W, 52), das wenigstens teilweise mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material überzogen ist, – Bereitstellen eines aus Strahlung bestehenden Projektionsstrahls (PB) unter Verwendung eines Bestrahlungssystems (LA, Ex, IL), – Verwenden einer Mustereinrichtung (MA, 50) zum Versehen des Projektionsstrahl (PB) mit einem Muster in seinem Querschnitt, und – Projizieren des aus Strahlung bestehenden gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt (C) der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material unter Verwendung eines Projektionssystems (PL, 54), wobei der gemusterte Projektionsstrahl in Bezug auf die optische Achse (O) des Projektionssystems (PL, 54) achsenentfernt projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (O') des Beleuchtungssystems seitlich versetzt ist, so dass sie im Wesentlichen parallel zur optischen Achse (O) des Projektionssystems (PL, 54), jedoch in Bezug auf diese achsenentfernt, verläuft und dadurch, dass ferner ein keilförmiges durchlässiges optisches Element (58) als Kompensationseinrichtung zum Durchführen einer Kompensation von Telezentrizitätsfehlern des Projektionssystems (PL, 54) eingesetzt wird.