WO2007031182A1 - Mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage und verfahren zur einstellung einer optischen abbildungseigenschaft derselben - Google Patents

Mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage und verfahren zur einstellung einer optischen abbildungseigenschaft derselben Download PDF

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Guido Soyez
Joachim Buechele
Annette Muehlpfordt
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Carl Zeiss Smt Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting an optical imaging property in a microlithographic projection exposure apparatus.
  • the invention further relates to such a microlithographic projection exposure apparatus.
  • a microlithographic projection exposure apparatus is used in the production of, for example, electronic components, for example integrated circuits.
  • a mask which is also commonly referred to as a reticle, and which has a structure to be imaged, is imaged on a substrate, which is also commonly referred to as a wafer, by means of the projection objective.
  • the substrate has a photosensitive surface, usually a photoresist, which conforms to the Pattern of the mask is exposed. After developing the photoresist, the desired structure is created in the substrate.
  • the substrate Since during an exposure process not the entire surface of the substrate can be exposed, but only one surface portion of the substrate at a time, the substrate will from time to time, i. is gradually moved relative to an optical axis of the projection lens to successively expose the entire surface of the substrate. This process is called a "step" process.
  • the substrate is arranged on a step-by-step, for example via a stepping motor, movable table.
  • the resolution of the projection lens is inversely proportional to the numerical aperture of the system. An increase in the numerical aperture of the system leads to an improvement in the resolution.
  • the document WO 2004/053596 A2 describes a method with which a specific change in the temperature of the immersion liquid is used to produce an optical image. Density property of the projection lens can be set in the desired manner. A temperature change of the immersion liquid causes a change in the refractive index of the immersion liquid, which changes the refraction properties of the immersion liquid. According to that document, the focal length of the projection lens can thus be changed by a change in temperature, or rotationally symmetric aberrations, in particular a spherical aberration, can at least be reduced.
  • One problem of immersion lithography is that aberrations that are correlated with the stepwise movement of the substrate relative to the projection objective may occur from time to time during an exposure process.
  • the immersion liquid Since the immersion liquid is in contact with the end face of the end member of the projection lens and the surface of the substrate, the pressure and flow conditions of the immersion liquid in the gap change due to the adhesion of the immersion liquid to these two faces when the substrate moves relative to the projection lens becomes.
  • These changes in state of the immersion liquid during the stepwise movement of the substrate relative to the projection lens cause pumping of the immersion liquid against the end surface of the terminating element and thus a very small change in the position of the terminating element which gives rise to aberrations, in particular a spherical aberration.
  • aberrations occur in a pump-like or pulsating manner.
  • the device has a lens system arranged behind a mask-with respect to the optical beam path-and in a region lying between the mask and the lens system a medium is provided which has a refractive index which is greater than one.
  • a method for adjusting an optical imaging property in a microlithographic projection exposure apparatus with which a mask can be imaged onto a photosensitive surface having a substrate, the substrate in a direction transverse to an optical axis relative to a Projection lens can be moved gradually, provided with the steps:
  • the at least one first interspace - as seen along the optical axis - can be arranged within the entire projection microlithography system.
  • immersion medium both immersion liquids and immersion gases can be provided, as well as a combination of immersion gas and immersion gas and a combination of different immersion liquids and / or different immersion gases.
  • the spaces may have different geometries.
  • the shape of the intermediate space can be adapted to the shape of a respective adjacent optical component of the illumination system and / or of the projection objective.
  • the intermediate spaces can be arranged both above and below the optical axis above and below the optical component, as well as above the one and below another, remote from the first optical component, optical component.
  • the interstices to adjacent optical components can be filled from both sides with the same or different immersion media.
  • the nature of the respective surfaces of the respective optical component must be matched to it. Flushing the interstices with different immersion media requires in particular the hermetic seclusion of the individual interspaces.
  • each intermediate space is filled by means of a separate Immersionsme- dien Introduce Vietnamese Stammlauf- Kurz Spülniklauf-, each having an inlet and a drain.
  • the rinsing cycles can be controlled and regulated separately, but it is also possible to control and regulate different rinsing cycles depending on one another.
  • a microlithographic projection exposure apparatus for imaging a mask on a substrate having a photosensitive surface, comprising a projection lens, a stage on which the substrate with the photosensitive surface can be arranged facing an end surface of the projection lens Stepping drive for stepwise moving the table in a direction transverse to an optical axis of the projection lens, with at least a first gap, wherein the at least one first space into which an immersion medium is introduced, - seen along the optical axis - within a lighting system and / or the Projection lens and / or between the illumination system and the mask and / or the mask and the projection lens and / or the projection lens and the substrate can be arranged, wherein at least one monitoring device for monitoring an actual Druc kes and / or an actual flow rate of the immersion medium in the at least one first space, is provided.
  • the method according to the invention it is therefore provided to monitor the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion medium, which is introduced into the at least one intermediate space at a predetermined pressure and / or a predetermined flow rate, as to whether there is a change in the Actual pressure and / or the actual flow rate against the predetermined pressure and / or the predetermined flow rate sets.
  • the at least one first intermediate space is arranged between the photosensitive surface and a surface of the projection objective facing these surfaces.
  • the monitoring of the actual pressure and / or the actual flow rate in the intermediate space between the substrate and the projection lens now makes it possible to counteract the pulsating pressure and / or flow rate changes caused by the stepwise movement of the substrate relative to the projection objective by suitable measures.
  • Such measures may preferably be in an adjustment or adjustment of the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion liquid by means of at least one adjustment depending on the detected deviations of the actual pressure and / or the flow rate to the predetermined pressure and / or the predetermined Flow rate to keep the predetermined pressure and / or the predetermined flow rate during the exposure process as constant as possible.
  • the projection exposure apparatus is for this purpose preferably equipped with a setting unit for adjusting the pressure and / or the flow rate of the immersion medium.
  • the monitoring of the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion medium takes place during the stepwise movement of the substrate.
  • the state changes of the immersion medium caused by the stepwise movement of the substrate are counteracted by acting on the immersion medium itself.
  • the pressure can be increased or decreased, or the flow rate can be increased or decreased in order to minimize or even avoid a change in position of a closing element or an end face of the projection lens in the direction of the optical axis.
  • the monitoring device of the projection exposure apparatus preferably has a pressure gauge and / or a flow rate meter which are arranged, for example, in a supply line for the immersion medium in the at least first intermediate space, in particular between the substrate and the end element of the projection lens, but also arranged in the intermediate space itself could be.
  • the pressure meter and / or the flow rate meter is preferably coupled to the adjustment unit, whereby an automatic control loop is provided, advantageously a manual intervention not required.
  • Another measure for avoiding a caused by the stepwise movement of the substrate relative to the projection lens pulsating and thus aberrations giving rise cause change in position of the end element or the end face of the projection lens is preferably the end face of the projection lens in the optical axis direction by means of at least one actuator in response to the detected changes in the pressure and / or the flow rate in a position that comes as close as possible to a desired position of the end face, which is assigned to the predetermined pressure and / or the predetermined flow rate.
  • a terminating element of the projection lens which has the end face of the projection lens, is preferably movable in the direction of the optical axis, and the terminating element has at least one associated with the monitoring device for the actual pressure and / or the actual flow rate is coupled.
  • the changes in the actual pressure and / or the actual flow rate in the space between the substrate and the projection lens is not reacted by acting on the immersion medium itself, but the end face or the end element of the projection lens, which has the end face, is held fixed by means of, for example, piezoelectric actuators in order to minimize the pulsating change in the imaging properties caused by the stepwise movement of the substrate or even avoid it.
  • the changes in pressure and / or flow rate during the stepwise movement of the substrate may be detected again during a respective exposure operation of the projection exposure apparatus.
  • This procedure has the advantage that system parameters changing from exposure mode to exposure mode are always taken into account when monitoring the actual pressure and / or the actual flow rate. Thus, it is not necessary to ensure that the operating conditions under which the projection exposure apparatus is operated do not change as much as possible.
  • the data stored in the electronic memory can then be retrieved from the memory during each exposure operation of the projection exposure apparatus be, and it can then be waived any current monitoring of the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion medium during each exposure operation.
  • the data stored in the electronic memory can then be used for the already mentioned pressure and / or flow rate adjustment unit the immersion medium or the at least one actuator for positional adjustment of the end element or the end face of the projection lens to control.
  • the projection exposure apparatus preferably has an electronic memory which is coupled to the step drive for the table of the substrate, wherein the step drive then preferably with the adjusting unit for adjusting the pressure and / or flow rate, or with the at least one actuator for positional adjustment is coupled to the termination element.
  • a further preferred measure on the projection exposure apparatus is to provide the end face of the projection objective with a coating which is repellent to the immersion liquid.
  • the adhesion of the immersion medium to the endface is i.a. a cause for the stepwise movement of the substrate relative to the projection lens to change the pressure and / or the flow conditions in the spaces between the substrate and the projection lens.
  • a method for adjusting an optical imaging property of a projection lens of a microlithographic projection exposure apparatus with which a mask can be imaged on a photosensitive surface having a substrate, wherein the substrate in a direction transverse to an optical axis relative to the projection lens can be moved step by step, provided with the steps:
  • a microlithographic projection exposure apparatus for imaging a mask on a substrate having a photosensitive surface comprising a projection lens, a stage on which the substrate having the photosensitive surface can face an end surface of the projection lens, with a stepper drive for moving the table in a direction transverse to an optical axis of the projection objective, with an at least first intermediate space into which an immersion medium can be introduced, wherein the at least one first gap - as seen along the optical axis - always within an illumination system and / or Projection lens and / or between the illumination system and the mask and / or the mask and the projection lens and / or the projection lens and the substrate is arranged, and / or is arranged between the photosensitive surface and an end surface of the projection lens facing this surface, and an adjustment unit for adjusting a pressure and / or the flow rate of the immersion medium to adjust an optical imaging property of the projection lens to a desired imaging property is provided.
  • the immersion medium may be at least one immersion fluid and / or at least one immersion gas.
  • an adjustability of the pressure and / or the flow rate of the immersion medium in the at least one first intermediate space is aimed at an optical imaging property in the projection exposure apparatus, but in particular at the projection objective to change.
  • a change of the pressure and / or the flow rate in the space between the substrate and the projection lens can be used to selectively adjust the position of the end member or end face of the projection lens in the direction of the optical axis to a specific optical imaging property of the projection lens to correct, for example, a detected rotationally symmetric aberration, such as a spherical aberration.
  • each of the intermediate spaces can advantageously be arranged along the optical axis in the illumination device, between the illumination device and the mask, in the projection objective, between the mask and the projection objective, and between the projection objective and the exposing surface of the substrate.
  • each of the intermediate spaces is provided with a separate immersion medium flushing circuit.
  • Each immersion media rinse cycle has a separate inflow and a separate outflow.
  • the flow rate and / or the pressure of the immersion medium can each be separately controlled and regulated. But it is also possible different immersion media cycles depending on each other to control and regulate, in particular to save control and regulation units in the constructivesbelichtungsanlgae.
  • the immersion medium flushing circuit may comprise an ultrasound unit and a cleaning unit, for example a filter.
  • Devices for selectively adjusting the parameters of temperature, pressure, flow rate, refractive index, absorption, and purity are also incorporated into each immersion media rinse cycle.
  • This device for selectively setting the above-mentioned parameters is not specifically discussed here, since it is usually standard equipment such as e.g. Tempering devices or metering devices for the insertion of additives is.
  • the above-mentioned method and projection exposure apparatus can be used not only alone, but also in combination with the above-described method and the above-described projection exposure apparatus, with which, as a rule, due to the stepwise movement of the substrate relative to the projection lens caused and pulsating, aberrations can be corrected.
  • FIG. 1 shows a very schematic overall representation of a microlithographic projection exposure apparatus in a side view
  • Fig. 2 shows an enlarged section in the area A in Fig. 1 with further
  • FIG. 3 shows a representation similar to FIG. 2 of the detail A in FIG. 1 according to a further exemplary embodiment
  • Fig. 1 a generally provided with the general reference numeral 10 microlithographic projection exposure apparatus is shown very schematically.
  • the projection exposure apparatus 10 has an illumination system 12 which has an exposure source 14, for example a laser, for generating a light beam 16, an illumination optical system 18 and a diaphragm 20, wherein the illumination optical system 18 and the diaphragm 20 represent only a very simplified and exemplary embodiment of the illumination system 12.
  • an exposure source 14 for example a laser
  • an illumination optical system 18 and a diaphragm 20 represent only a very simplified and exemplary embodiment of the illumination system 12.
  • the illumination system 12 is followed in the direction of propagation of the light beam 16 by a mask 22, which, as indicated at 24, is provided with a structuring.
  • the mask 22, which is also referred to as a reticle, is fixed on a holder 28, the holder 28 and thus the mask 22 being movable according to a double arrow 30 in a direction transverse to an optical axis 32.
  • the holder 28 is movable together with the mask 22.
  • the projection lens 34 has a plurality of optical components not shown in detail. These optical components can be exclusively of a refractive nature, exclusively of a reflective nature or a combination of refractive and reflective components.
  • the mask 22, more precisely its structuring 24, is imaged onto a substrate 36 which has a photosensitive surface 38 which is formed, for example, by a photoresist which is applied to the substrate 36.
  • the photosensitive surface 38 of the substrate 36 faces an end face 40 of the projection lens 34.
  • the photosensitive surface 38 is not necessarily the uppermost outer layer of the substrate 36. It may for example be covered by at least one, not shown, antireflection coating.
  • the substrate 36 is disposed on a table 42 which is movable on a base 44 in a direction transverse to the optical axis 32 in accordance with a double arrow 46 relative to the projection objective 34.
  • 2 shows an exemplary embodiment of a projection exposure apparatus with a gap 50.
  • An immersion medium here an immersion liquid, is filled in the intermediate space 50.
  • it can also be an immersion gas or a mixture of immersion liquid and / or immersion gas and a combination of different immersion liquids and / or immersion gases.
  • the one gap 50 is shown here by way of example, but it can also be a plurality of intermediate spaces, which are separated from each other.
  • a corresponding stepping motor 48 for the stepwise movement of the table 42 and thus of the substrate 36 is shown.
  • the substrate 36 is also referred to as a wafer in the microlithographic production of electronic components, for example integrated circuits.
  • FIG. 2 furthermore shows that the gap 50 is present between the end face 40 of the projection lens 34 and the photosensitive surface 38 of the substrate 36, which in the exemplary embodiment shown is laterally directed through a wall element 52 conically tapering towards the surface 38 of the substrate 36 is limited.
  • the immersion medium here the immersion liquid 54, for example, water
  • the extent of the gap 50 in the direction of the optical axis 32 is in the range of a few millimeters.
  • the immersion liquid 54 contacts both the end surface 40 of the projection lens 34 and the photosensitive surface 38 of the substrate 36.
  • the end face 40 of the projection lens 34 is more precisely the end face of an optical element 56, which in the embodiment shown is formed as a plane-parallel end plate, which can be made of quartz glass or fluorspar, for example.
  • the end surface 40 is provided with a coating which is repellent to the immersion liquid.
  • the closing element 56 is at least infinitesimally movable in the direction of a double arrow, for example resiliently, suspended.
  • the light bundle 16 generated by the light source 14 passes through the mask 22 and through the projection objective 34 so that the patterning 24 of the mask 22 is imaged onto the photosensitive surface 38 of the substrate 36 by means of the projection objective 34.
  • the mask 22 is illuminated in a "scan" process. In this case, the entire region of the mask 22 is illuminated by scanning, by the mask 22 is moved through the limited by the aperture 20 light beam 16 therethrough.
  • the table 42 with the substrate 36 thereon is progressively moved during the exposure by means of the stepping motor 48 to successively expose the entire surface 38 of the substrate 36 with the light beam 16.
  • the immersion liquid 54 is introduced via a supply line 60 from a reservoir 61 in the direction of an arrow 62 in the intermediate space 50 and discharged via a discharge line 64 in the direction of an arrow 66 from the intermediate space 50, wherein the discharged immersion liquid again via a circuit, not shown the reservoir 61 is supplied.
  • a conditioning of the temperature of the immersion liquid 54 can take place, as described in the document WO 2004/053596 A2.
  • the immersion liquid 54 is introduced from the reservoir 61 at a predetermined pressure and a predetermined flow rate in the gap 50 and flows through this according to the predetermined pressure and the predetermined flow rate.
  • the pressure and flow conditions of the immersion liquid 54 change in the Gap 50 against the predetermined pressure or the predetermined flow rate not.
  • the pressure and flow conditions of the immersion liquid 54 within the intermediate space 50 also change due to this movement process when the immersion liquid 54 continues to be supplied to the gap 50 under the predetermined pressure and at the predetermined flow rate. It is believed that these changes in pressure and flow conditions in the gap 50 during movement of the substrate 36 are due to the immersion liquid 54 showing some adhesion to the end surface 40 and some adhesion to the surface 38.
  • the pressure of the immersion liquid 54 in the gap 50 may temporarily rise, the increased pressure causing the end surface 40 of the termination element 56 to move in the direction of an arrow 70, albeit only very slightly. is raised. This, however, changes the distance of the end surface 40 from the surface 38 and also the distance between the end element 56 and the penultimate optical element of the projection objective 34, which is not shown, which negatively influences the imaging properties of the projection objective 34.
  • the predetermined pressure and flow conditions of the immersion liquid 54 reestablish in the intermediate space 50, whereby the aberration induced by the movement disappears again, provided the projection objective 34 is aberration-free in the stationary state of the table 42 is.
  • the substrate 36 Since the substrate 36 is moved several times step by step during an exposure operation of the projection exposure apparatus 10, imaging errors in the exposure of the surface 38 thus occur temporarily or in a pulsating manner.
  • the following measures are taken to counteract the previously described negative effects of the stepwise movement of the substrate 36 on the optical imaging property of the projection lens 34.
  • the projection exposure apparatus has at least one monitoring device 72 for monitoring an actual pressure and / or an actual flow rate of the immersion liquid 54 in the intermediate space 50.
  • the monitoring device 72 preferably has a pressure gauge 74 and / or a flow rate meter 76, which are arranged in the feed line 60 for the immersion liquid 54, as shown in Fig. 2.
  • the pressure gauge 74 and / or the flow rate meter 76 may also be disposed in the gap 50 itself.
  • the projection exposure apparatus 10 has an adjustment unit 78 for setting the pressure and / or the flow rate of the immersion liquid 54, which is coupled to the monitoring device 72 on the one hand and to the pump 68 on the other hand via signal lines.
  • the monitoring device 72 can now during the stepwise movement of the substrate 36 resulting deviations of the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion liquid 54 in the gap 50 of the predetermined pressure and / or the predetermined flow rate during a respective exposure operation of the projection exposure apparatus 10, at least during the stepwise movement of the substrate 36 are detected.
  • the detection data are evaluated and fed to the setting unit 78, which then controls the pump 68 in the event of detection of a pressure and / or flow rate change in order to counteract these pressure and / or flow rate changes by increasing or decreasing the pumping power, so that in the Gap 50 possible lends the predetermined pressure or the predetermined flow rate maintained.
  • the changes resulting during the stepwise movement can be monitored by means of the monitoring device 72 pressure and / or flow rate during a calibration operation of the projection exposure apparatus and stored in association with position and velocity data of the stepwise movement of the substrate 36 in an electronic memory 80.
  • the position and velocity data of the stepwise movement of the substrate 36 may be provided by the stepper motor 48 of the table 42.
  • the measures described above serve to counteract the above-described pulsating or pump-like changes in the optical imaging property of the projection objective 34.
  • the optical imaging characteristic thus regulated is, in particular, a spherical aberration that occurs when the closing element 56 and thus its end face 40 moves in the direction of the double arrow 58 due to the pressure fluctuations.
  • an external manipulation device 82 is provided, which is coupled to the setting unit 78 in order to set a predetermined pressure and / or a predetermined flow rate of the immersion liquid 54 in the intermediate space 50 so that the desired desired imaging property is achieved as far as possible.
  • the position of the end member 56 in the direction of the optical axis 32 can be positioned so as to achieve the target imaging property, for example, correcting a spherical aberration by positioning the end member 56.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment with respect to FIG. 2, wherein identical or comparable parts and elements of the projection exposure apparatus 10 are provided with the same reference numerals as in FIG.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment with respect to FIG. 2, wherein identical or comparable parts and elements of the projection exposure apparatus 10 are provided with the same reference numerals as in FIG.
  • Fig. 2 shows a modified embodiment with respect to FIG. 2, wherein identical or comparable parts and elements of the projection exposure apparatus 10 are provided with the same reference numerals as in FIG.
  • the monitoring means 72 for monitoring the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion liquid 54 is present in the gap 50, the changes caused during the stepwise movement of the substrate 36 of the actual pressure and / or the actual Flow rate of the immersion liquid 54 detected in the gap 50.
  • such changes in the actual pressure and / or the actual flow rate are not counteracted by increasing and / or decreasing the pressure or the flow rate of the immersion liquid 54 itself, but rather the terminating element 56 is arranged with circumferentially distributed actuators 84 , 86, of which two are shown in FIG. There may also be more or fewer such actuators circumferentially distributed on the termination element 56.
  • the actuators 84 and 86 as shown in FIG. 3 only for the actuator 84, are coupled to the monitoring device 72 via a control device 88.
  • Changes detected by the monitoring device 72 of the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion liquid 54 in the intermediate space 50 are passed from the monitoring device 72 to the control device 88 in the form of control signals, then the control device 88, the actuators 84 and 86th so as to maintain the termination member 56 in place during the incremental movement of the substrate 36.
  • changes in the actual pressure and / or the actual flow rate caused by the stepwise motion do not affect a positional change of the termination member 56, thereby not changing the desired target imaging characteristic of the projection lens 34.
  • the changes of the actual pressure and / or the actual flow rate of the immersion liquid 54 in the gap 50 can be detected again during a respective exposure operation of the projection exposure apparatus 10 or beforehand in a calibration operation thereof.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the arrangement of three intermediate spaces in the projection exposure apparatus.
  • the same parts are provided with the same reference numerals as in Figures 2 and 3.
  • a second space 90 and a third space 92 are shown in addition to the gap 50 disposed between the exposure-sensitive surface of the substrate and the end surface of the last optical device of the projection lens.
  • the optical termination element 56 is subdivided into a first optical element 94 and a second optical element 96.
  • the second space 90 is between the first element 94 and the second element 96 of the closing element 56 and the third gap 92 is above, so seen in the direction of the illumination unit along the optical axis 32, respectively.
  • the purging of the first intermediate space 50, the second intermediate space 90 and the third intermediate space 92 is effected in each case with an immersion medium, wherein different immersion liquids and / or different immersion gases can be used.
  • an immersion medium wherein different immersion liquids and / or different immersion gases can be used.
  • rinse cycle which usually has a drain and an inflow.
  • Each of the illustrated interspaces 50, 90 and 92 has a separate rinse cycle.
  • the rinse circuits are hermetically sealed to prevent mixing of different immersion media.
  • each rinse cycle is separately controlled and regulated. This means that in each rinse cycle the pressure and / or the supply rate for the immersion medium and / or the temperature, and / or the composition of the respective rinsing medium can be separately controlled and adjusted, i. is controllable.
  • the immersion liquids with the addition of additives of different chemical composition in order, for example, to influence the surface tension and / or the refractive index. It is also envisaged to provide additives for protecting the surfaces adjacent to the immersion medium.
  • Cleaning units for example filters and ultrasound units, may likewise be provided in the rinsing circuits.
  • the geometry i. the shape of the spaces 56, 90 and 92 is shown only schematically in Figure 4, wherein different, in particular the surface of the optical elements adapted, geometries may be provided for the spaces.
  • the arrangement of the interspaces which can be provided at different locations in the projection exposure apparatus, can be carried out according to several principles.
  • Gaps can also be provided between the illumination unit 12 and the mask and between optical components of the projection objective.
  • the division of the termination element 56 is particularly advantageous because the intrinsic birefringence can be compensated for.
  • all intermediate spaces 50, 90 and 92 and the associated rinsing circuits are hermetically sealed in order to securely hold the immersion medium in the interspaces and to prevent mixing of different immersion media.

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Abstract

Ein Verfahren zur Einstellung einer optischen Abbildungseigenschaft in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit der sich eine Maske (22) auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche (38) aufweisendes Substrat (36) abbilden lässt, wobei das Substrat in einer Richtung quer zu einer optischen Achse (32) relativ zu einem Projektionsobjektiv (34) schrittweise bewegt werden kann, weist die Schritte auf : Einbringen eines Immersionsmediums unter einem vorbestimmten Druck und/oder einer vorbestimmten Flussrate in mindestens einen ersten Zwischenraum (50) , wobei der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - innerhalb einem Beleuchtungssystem (12) und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Beleuσhtungssystem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat angeordnet wird; und Überwachen eines Ist-Drucks und/oder einer Ist-Flussrate des Immersionsmediums auf Abweichung von dem vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate.

Description

MIKROLITHOGRAPHISCHE PROJEKTIONSBELICHTUNGSANLAGE UND VERFAHREN ZUR EINSTELLUNG EINER OPTISCHEN ABBILDUNGSEIGENSCHAFT DERSELBEN
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer optischen Abbildungseigenschaft in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Die Erfindung betrifft ferner eine derartige mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage wird bei der Herstellung von beispielsweise elektronischen Bauelementen, beispielsweise integrierten Schaltkreisen, verwendet. Bei einem mikrolithographischen Herstellungsverfahren wird eine Maske, die üblicherweise auch als Retikel bezeichnet wird, und die eine abzubildende Struktur aufweist, auf ein Substrat, das üblicherweise auch als Wafer bezeichnet wird, mittels des Projektionsobjektivs abgebildet. Das Substrat weist eine lichtempfindliche Oberfläche, üblicherweise einen Fotolack, auf, der entsprechend dem Muster der Maske belichtet wird. Nach dem Entwickeln des Fotolacks entsteht die gewünschte Struktur in dem Substrat.
Da während eines Belichtungsvorgangs nicht die gesamte Oberfläche des Substrats belichtet werden kann, sondern jeweils nur ein Flächenabschnitt des Substrats, wird das Substrat von Zeit zu Zeit, d.h. schrittweise, relativ zu einer optischen Achse des Projektionsobjektivs bewegt, um sukzessive die gesamte Oberfläche des Substrats zu belichten. Dieser Vorgang wird als "Step"-Vorgang bezeichnet.
Das Substrat ist dazu auf einem schrittweise, beispielsweise über einen Schrittmotor, bewegbaren Tisch angeordnet.
Einhergehend mit der zunehmenden Integrationsdichte der mikrolithographisch herzustellenden elektronischen Bauelemente steigen auch die Anforderungen an das Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs einer derartigen Projektionsbelich- tungsanlage. Das Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs ist umgekehrt proportional zur numerischen Apertur des Systems. Eine Erhöhung der numerischen Apertur des Systems führt zu einer Verbesserung des Auflösungsvermögens.
Zur Erhöhung der numerischen Apertur ist es bekannt, beispielsweise aus dem Dokument EP 1 420 299 A2, der DD 242 880 Al oder der WO 2004/019128 A2, eine Immersionsflüssigkeit in einen Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche des Substrats und einer dieser Oberfläche zugewandten Endfläche eines Abschlusselements des Projektionsobjektivs einzubringen. Die Immersionsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, weist einen Brechungsindex auf, der größer ist als derjenige von Luft, wodurch die numerische Apertur des Systems erhöht wird. Das Gebiet der lithographischen Herstellungsverfahren unter Verwendung von einer Immersionsflüssigkeit wird auch als Immersions-Lithographie bezeichnet.
In dem Dokument WO 2004/053596 A2 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem über eine gezielte Temperaturänderung der Immersionsflüssigkeit eine optische Abbil- dungseigenschaft des Projektionsobjektivs in gewünschter Weise eingestellt werden kann. Eine Temperaturänderung der Immersionsflüssigkeit bewirkt eine Änderung des Brechungsindexes der Immersionsflüssigkeit, was die Brechungseigenschaften der Immersionsflüssigkeit verändert. Gemäß jenem Dokument kann somit durch eine Temperaturänderung die Brennweite des Projektionsobjektivs verändert werden, oder es können rotationssymmetrische Abbildungsfehler, insbesondere eine sphärische Aberration, zumindest verringert werden.
Ein Problem der Immersions-Lithographie besteht darin, dass sich während eines Belichtungsvorgangs von Zeit zu Zeit Abbildungsfehler einstellen, die mit der schrittweisen Bewegung des Substrats relativ zu dem Projektionsobjektiv korreliert sind.
Da die Immersionsflüssigkeit mit der Endfläche des Abschlusselements des Projektionsobjektivs und der Oberfläche des Substrats in Berührung steht, ändern sich auf Grund der Adhäsion der Immersionsflüssigkeit an diesen beiden Flächen die Druck- und Strömungsverhältnisse der Immersionsflüssigkeit in dem Zwischenraum, wenn das Substrat relativ zu dem Projektionsobjektiv bewegt wird. Diese Zustandsänderun- gen der Immersionsflüssigkeit während der schrittweisen Bewegung des Substrats relativ zum Projektionsobjektiv bewirken ein Pumpen der Immersionsflüssigkeit gegen die Endfläche des Abschlusselements und damit eine wenn auch äußerst geringe Änderung der Position des Abschlusselements, die Anlass zu Abbildungsfehlern gibt, insbesondere zu einer sphärischen Aberration. Entsprechend der schrittweisen Bewegung des Substrats stellen sich solche Abbildungsfehler pumpartig oder pulsierend ein.
Diesen vorstehend genannten, sich temporär einstellenden Abbildungsfehlern kann nicht durch eine Änderung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit begegnet werden, da eine Änderung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit im Vergleich zu der Zeitdauer des Entstehens und Verschwindens des Abbildungsfehlers zu träge ist. Aus der DE 102 53 679 ist ein Lithographie-Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verwendung bei dem Lithographie- Verfahren bekannt. Die Vorrichtung weist ein - bezüglich des optischen Strahlengangs - hinter einer Maske angeordnetes Linsensystem auf und in einem zwischen der Maske und dem Linsensystem liegenden Bereich ist ein Medium vorgesehen, welches eine Brechzahl aufweist, welche größer als 1 ist.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Einstellung einer optischen Abbildungseigenschaft in einer mikrolithographischen Projektionsbe- lichtungsanlage anzugeben, mit dem der Entstehung von durch die schrittweise Bewegung des Substrats relativ zu dem Projektionsobjektiv verursachten Abbildungsfehlern möglichst effektiv entgegengewirkt werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine mikrolithographische Projektionsbe- lichtungsanlage anzugeben, bei dem Abbildungsfehler auf Grund der schrittweisen Bewegung des Substrats relativ zum Projektionsobjektiv möglichst vermieden oder zumindest verringert sind.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Einstellung einer optischen Abbildungseigenschaft in einer mikrolithographischen Projektionsbelich- tungsanlage, mit der sich eine Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat abbilden lässt, wobei das Substrat in einer Richtung quer zu einer optischen Achse relativ zu einem Projektionsobjektiv schrittweise bewegt werden kann, bereitgestellt, mit den Schritten:
Einbringen eines Immersionsmediums unter einem vorbestimmten Druck und/oder einer vorbestimmten Flussrate in mindestens einen ersten Zwischenraum, wobei der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - innerhalb einem Beleuchtungssystem und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Beleuchtungssystem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat angeordnet wird, und
Überwachen eines Ist-Drucks und/oder einer Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit auf Abweichungen von dem vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate.
Hierbei ist wesentlich, dass der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - innerhalb der gesamten Projektionsmikrolithographiean- lage angeordnet werden kann. Als Immersionsmedium können sowohl Immersionsflüssigkeiten als auch Immersionsgase vorgesehen sein, sowie eine Kombination aus Immersionsgas und Immersionsgasflüssigkeit und eine Kombination verschiedener Immersionsflüssigkeiten und/oder verschiedener Immersionsgase.
Es ist vorgesehen neben dem einen ersten Zwischenraum auch weitere Zwischenräume in der Projektionsmikrolithographieanlage -entlang der optischen Achse angeordnet- vorzusehen, wobei die Zwischenräume unterschiedliche Geometrien aufweisen können. Hierbei kann vorteilhafterweise die Form des Zwischenraums an die Form eines jeweiligen angrenzenden optischen Bauelements des Beleuchtungssystems und/oder des Projektionsobjektives angepasst werden.
Die Zwischenräume können sowohl -entlang der optischen Achse gesehen- oberhalb und unterhalb des optischen Bauelements angeordnet sein, als auch oberhalb des einen und unterhalb eines weiteren, vom ersten optischen Bauelement entfernt angeordneten, optischen Bauelement liegen.
Es ist möglich, dass die Zwischenräume an angrenzende optische Bauelemente von beiden Seiten mit demselben oder unterschiedlichen Immersionsmedien befüllbar sind. Hierfür muss die Beschaffenheit der jeweiligen Oberflächen des jeweiligen optischen Bauelements darauf abgestimmt werden. Die Spülung der Zwischenräume mit unterschiedlichen Immersionsmedien erfordert insbesondere die hermetische Abgeschlossenheit der einzelnen Zwischenräume. Insbesondere wird jeder Zwischenraum mittels eines separaten Immersionsme- dienspülkreislauf -kurz Spülkreislauf- gefüllt, der jeweils einen Zu- und einen Ablauf aufweist. Die Spülkreisläufe können getrennt voneinander gesteuert und geregelt werden, es ist aber auch möglich unterschiedliche Spülkreisläufe abhängig voneinander zu steuern und zu regeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine mikrolithographische Projek- tionsbelichtungsanlage zum Abbilden einer Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat bereitgestellt, mit einem Projektionsobjektiv, einem Tisch, auf dem das Substrat mit der lichtempfindlichen Oberfläche einer Endfläche des Projektionsobjektiv zugewandt anordbar ist, mit einem Schrittantrieb zum Schrittweisen Bewegen des Tisches in einer Richtung quer zu einer optischen Achse des Projektionsobjektivs, mit mindestens einem ersten Zwischenraum, wobei der mindestens eine erste Zwischenraum in den ein Immersionsmedium einbringbar ist, - entlang der optischen Achse gesehen - innerhalb einem Beleuchtungssystem und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Beleuchtungssystem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat anordbar ist, wobei zumindest eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen eines Ist-Druckes und/oder einer Ist-Flussrate des Immersionsmediums in dem mindestens einen ersten Zwischenraum, vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist demnach vorgesehen, den Ist-Druck und/oder die Ist-Flussrate des Immersionsmediums, die unter einem vorbestimmten Druck und/oder einer vorbestimmten Flussrate in den mindestens einen Zwischenraum eingebracht wird, dahingehend zu überwachen, ob sich eine Änderung des Ist- Druckes und/oder der Ist-Flussrate gegenüber dem vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate einstellt. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der mindestens eine erste Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche und einer dieser Oberflächen zugewandten Oberfläche des Projektionsobjektives angeordnet.
Die Überwachung des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate im Zwischenraum zwischen dem Substrat und dem Projektionsobjektiv ermöglicht es nun, den durch die schrittweise Bewegung des Substrats relativ zu dem Projektionsobjektiv verursachten pulsierenden Druck- und/oder Flussratenänderungen durch geeignete Maßnahmen entgegenzuwirken.
Solche Maßnahmen können vorzugsweise in einer Ein- oder Nachstellung des Ist- Druckes und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit mittels zumindest einer Einstelleinheit in Abhängigkeit der erfassten Abweichungen des Ist-Druckes und/oder der Flussrate auf den vorbestimmten Druck und/oder die vorbestimmte Flussrate bestehen, um den vorbestimmten Druck und/oder die vorbestimmte Flussrate während des Belichtungsvorgangs möglichst konstant zu halten.
Die Projektionsbelichtungsanlage ist dazu bevorzugt mit einer Einstelleinheit zum Einstellen des Drucks und/oder der Flussrate des Immersionsmediums ausgestattet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Überwachung des Ist-Drucks und/oder der Ist-Flussrate des Immersionsmediums während der schrittweisen Bewegung des Substrates erfolgt.
Bei diesen Maßnahmen wird demnach den durch die schrittweise Bewegung des Substrats verursachten Zustandsänderungen des Immersionsmediums durch ein Einwirken auf das Immersionsmedium selbst begegnet. So kann beispielsweise der Druck erhöht oder erniedrigt oder die Flussrate erhöht oder erniedrigt werden, um auf diese Weise beispielsweise eine Lageänderung eines Abschlusselements bzw. einer Endfläche des Projektionsobjektivs in Richtung der optischen Achse möglichst gering zu halten oder gar zu vermeiden. Die Überwachungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage weist vorzugsweise einen Druckmesser und/oder einen Flussratenmesser auf, der bzw. die beispielsweise in einer Zuführleitung für das Immersionsmedium in den mindestens ersten Zwischenraum insbesondere zwischen dem Substrat und dem Abschlusselement des Projektionsobjektivs angeordnet sind, aber auch in dem Zwischenraum selbst angeordnet sein können.
Im Zusammenhang mit der Ausgestaltung, wonach die Projektionsbelichtungsanlage eine Einstelleinheit zum Einstellen des Drucks und/oder der Flussrate des Immersionsmediums aufweist, ist der Druckmesser und/oder der Flussratenmesser vorzugsweise mit der Einstelleinheit gekoppelt, wodurch ein automatischer Regelkreis geschaffen wird, der vorteilhafterweise ein manuelles Eingreifen nicht erfordert.
Eine andere Maßnahme zum Vermeiden einer durch die schrittweise Bewegung des Substrats relativ zum Projektionsobjektiv verursachten pulsierenden und damit zu Abbildungsfehlern Anlass gebenden Lageänderung des Abschlusselements bzw. der Endfläche des Projektionsobjektivs besteht vorzugsweise darin, die Endfläche des Projektionsobjektivs in Richtung der optischen Achse mittels zumindest eines Aktua- tors in Abhängigkeit der erfassten Änderungen des Druckes und/oder der Flussrate in eine Position lagezuverstellen, die einer Soll-Position der Endfläche, die den vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate zugeordnet ist, möglichst nahe kommt.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage ist entsprechend vorzugsweise ein Abschlusselement des Projektionsobjektivs, das die Endfläche des Projektionsobjektivs aufweist, in Richtung der optischen Achse beweglich, und dem Abschlusselement ist zumindest ein Aktuator zugeordnet, der mit der Überwachungseinrichtung für den Ist- Druck und/oder die Ist-Flussrate gekoppelt ist.
Bei dieser Maßnahme wird auf die Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Ist- Flussrate in dem Zwischenraum zwischen dem Substrat und dem Projektionsobjektiv nicht durch ein Einwirken auf das Immersionsmedium selbst reagiert, sondern die Endfläche bzw. das Abschlusselement des Projektionsobjektivs, das die Endfläche aufweist, wird mittels beispielsweise piezoelektrischer Aktuatoren lagefest gehalten, um die durch die schrittweise Bewegung des Substrats verursachte pulsierende Änderung der Abbildungseigenschaften möglichst gering zu halten oder gar zu vermeiden.
Hinsichtlich der Überwachung des Ist-Drucks und/oder der Flussrate kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in bevorzugten Ausgestaltungen auf unterschiedliche Weise vorgegangen werden.
Bei einer ersten Variante können die sich während der schrittweisen Bewegung des Substrats ergebenden Änderungen des Drucks und/oder der Flussrate während eines jeweiligen Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage erneut erfasst werden.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass sich von Belichtungsbetrieb zu Belichtungsbetrieb ändernde Systemparameter bei der Überwachung des Ist-Druckes und/oder der Ist- Flussrate stets mit berücksichtigt werden. Somit muss nicht dafür Sorge getragen werden, dass sich die Betriebsbedingungen, unter denen die Projektionsbelichtungsanlage betrieben wird, möglichst nicht ändern.
In einer zweiten bevorzugten Variante kann auch so vorgegangen werden, dass die sich, vorzugsweise während der schrittweisen Bewegung, ergebenden Änderungen des Drucks und/oder der Flussrate während eines Kalibrierbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage erfasst und in Zuordnung zu Positions- und Geschwindigkeitsdaten der schrittweisen Bewegung des Substrats in einem elektronischen Speicher abgelegt werden.
Die in dem elektronischen Speicher abgelegten Daten können dann während jedes Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage aus dem Speicher abgerufen werden, und es kann dann auf eine jeweilige aktuelle Überwachung des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate des Immersionsmediums während jedes Belichtungsbetriebes verzichtet werden.
Die in dem elektronischen Speicher abgelegten Daten bzw. genauer gesagt Datenpaare aus Druck- und/oder Flussratenänderungen und den zugehörigen Positions- und Geschwindigkeitsdaten der schrittweisen Bewegung des Substrats können dann dazu verwendet werden, die bereits oben erwähnte Einstelleinheit für den Druck und/oder die Flussrate des Immersionsmediums oder den zumindest einen Aktuator zum Lageverstellen des Abschlusselements bzw. der Endfläche des Projektionsobjektivs zu steuern.
Die Projektionsbelichtungsanlage weist in diesem Zusammenhang vorzugsweise einen elektronischen Speicher auf, der mit dem Schrittantrieb für den Tisch des Substrats gekoppelt ist, wobei der Schrittantrieb dann vorzugsweise mit der Einstelleinheit zum Einstellen des Drucks und/oder der Flussrate, oder mit dem zumindest einen Aktuator zum Lageverstellen des Abschlusselements gekoppelt ist.
Eine weitere bevorzugte Maßnahme an der Projektionsbelichtungsanlage besteht darin, die Endfläche des Projektionsobjektivs mit einer Beschichtung zu versehen, die gegenüber der Immersionsflüssigkeit abweisend ist.
Die Adhäsion des Immersionsmediums an der Endfläche ist u.a. eine Ursache dafür, dass sich bei der schrittweisen Bewegung des Substrats relativ zum Projektionsobjektiv eine Änderung des Druckes und/oder der Strömungsverhältnisse in den Zwischenräumen zwischen dem Substrat und dem Projektionsobjektiv einstellt.
Durch die Beschichtung der Endfläche mit beispielsweise einer hydrophoben Substanz werden die Adhäsion des Immersionsmediums, beispielsweise Wasser, und damit die sich daraus ergebenden Druck- und Strömungsänderungen im Zwischenraum zwischen dem Substrat und dem Projektionsobjektiv vermindert. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Einstellung einer optischen Abbildungseigenschaft eines Projektionsobjektivs einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit der sich eine Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat abbilden lässt, wobei das Substrat in einer Richtung quer zu einer optischen Achse relativ zu dem Projektionsobjektiv schrittweise bewegt werden kann, bereitgestellt, mit den Schritten:
Einbringen eines Immersionsmediums in mindestens einen ersten Zwischenraum, wobei der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - immer innerhalb einem Beleuchtungssystem und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Beleuchtungssystem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat angeordnet wird, und/oder zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche und einer dieser Oberfläche zugewandten Endfläche des Projektionsobjektivs angeordnet wird, und
Einstellen eines Drucks und/oder einer Flussrate des Immersionsmediums so, dass die optische Abbildungseigenschaft einer Soll-Abbildungseigenschaft möglichst nahe kommt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage zum Abbilden einer Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat bereitstellt, mit einem Projektionsobjektiv, einem Tisch, auf dem das Substrat mit der lichtempfindlichen Oberfläche einer Endfläche des Projektionsobjektiv zugewandt anordbar ist, mit einem Schrittantrieb zum Schrittweisen Bewegen des Tisches in einer Richtung quer zu einer optischen Achse des Projektionsobjektivs, mit einem mindestens ersten Zwischenraum, in den ein Immersionsmedium einbringbar ist, wobei der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - immer innerhalb einem Beleuchtungssystem und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Beleuchtungssystem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat angeordnet wird, und/oder zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche und einer dieser Oberfläche zugewandten Endfläche des Projektionsobjektivs anordbar ist und eine Einstelleinheit zum Einstellen eines Drucks und/oder der Flussrate des Immersionsmediums, um eine optische Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs auf eine Soll-Abbildungseigenschaft einzustellen, vorgesehen ist.
Das Immersionsmedium kann mindestens eine Immersionsflüssigkeit und/oder mindestens ein Immersionsgas sein.
Bei dem vorstehend genannten Verfahren und der vorstehend genannten Projekti- onsbelichtungsanlage wird eine Einstellbarkeit des Drucks und/oder der Flussrate des Immersionsmediums in dem mindestens einen ersten Zwischenraum, vorteilhafterweise dazu genutzt, eine optische Abbildungseigenschaft in der Projektionsbelich- tungsanlage, insbesondere aber dem Projektionsobjektiv, gezielt zu verändern. Insbesondere eine Änderung des Druckes und/oder der Flussrate in dem Zwischenraum zwischen dem Substrat und dem Projektionsobjektiv kann nämlich dazu genutzt werden, die Position des Abschlusselements bzw. der Endfläche des Projektionsobjektivs in Richtung der optischen Achse gezielt einzustellen, um eine bestimmte optische Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs einzustellen, beispielsweise einen festgestellten rotationssymmetrischen Abbildungsfehler, wie eine sphärische Aberration, zu korrigieren.
Weitere Zwischenräume können entlang der optischen Achse gesehen vorteilhafterweise in der Beleuchtungseinrichtung, zwischen Beleuchtungseinrichtung und Maske, in dem Projektionsobjektiv, zwischen Maske und Projektionsobjektiv sowie zwischen Projektionsobjektiv und zu der belichtenden Oberfläche des Substrates angeordnet werden. Hierbei ist jeder der Zwischenräume mit einem separaten Im- mersionsmedienspülkreislauf versehen. Jeder Immersionsmedienspülkreislauf weist einen separaten Zufluss und einen separaten Abfluss auf. Die Flussrate und/oder der Druck des Immersionsmediums ist jeweils getrennt Steuer- und regelbar. Es ist aber auch möglich verschieden Immersionsmedienkreisläufe in Abhängigkeit voneinander zu steuern und regeln, insbesondere um Steuer- und Regeleinheiten in der Projekti- onsbelichtungsanlgae einzusparen.
Zur Kontrolle und zur Einstellbarkeit der Immersionsmedienspülkreisläufe stehen die Parameter Temperatur, Druckflussrate, Brechungsindex, Reinheit, Absorption zur Verfügung. Das Immersionsmedium selber kann mit Additiven zum Senken der Oberflächenspannung, mit Additiven zum Einstellen des Brechungsindexes, mit Additiven zum Schutz der begrenzenden Oberflächen versehen werden. Ferner kann der Immersionsmedienspülkreislauf eine Ultraschalleinheit und eine Reinigungseinheit, bspw. einen Filter aufweisen.
Vorrichtungen zum gezielten Einstellen der Parameter Temperatur, Druck, Flussrate, Brechungsindex, Absorption und Reinheit sind ebenfalls in jeden Immersionsmedienspülkreislauf einbaubar.
Auf diese Vorrichtung zum gezielten Einstellen der oben angeführten Parameter wird hier nicht speziell eingegangen, da es sich in der Regel um Standardeinrichtungen, wie z.B. Temperiereinrichtungen oder Dosiereinrichtungen zum Einfügen von Additiven handelt.
Das vorstehend genannte Verfahren und die vorstehend genannte Projektionsbelich- tungsanlage können jedoch nicht nur in Alleinstellung verwendet werden, sondern auch in Kombination mit dem zuvor beschriebenen Verfahren und der zuvor beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage, mit denen, in der Regel auf Grund der schrittweisen Bewegung des Substrats relativ zu dem Projektionsobjektiv verursachte und sich pulsierend einstellende, Abbildungsfehler korrigiert werden können.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine äußerst schematische Gesamtdarstellung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage in einer Seitenansicht;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich A in Fig. 1 mit weiteren
Einzelheiten der Projektionsbelichtungsanlage; und
Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Darstellung des Ausschnitts A in Fig. 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4. Ausführungsbeispiel für eine Projektionsbelichtungsanlage mit drei
Zwischenräumen .
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In Fig. 1 ist eine insgesamt mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage äußerst schematisch dargestellt.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist ein Beleuchtungssystem 12 auf, das eine Belichtungsquelle 14, beispielsweise einen Laser, zur Erzeugung eines Lichtbündels 16, eine Beleuchtungsoptik 18 sowie eine Blende 20 aufweist, wobei die Beleuchtungsoptik 18 und die Blende 20 lediglich eine sehr vereinfachte und beispielhafte Ausgestaltung des Beleuchtungssystems 12 darstellen.
Dem Beleuchtungssystem 12 ist in Richtung der Ausbreitung des Lichtbündels 16 eine Maske 22 nachgeordnet, die, wie mit 24 angedeutet, mit einer Strukturierung versehen ist. Die Maske 22, die auch als Retikel bezeichnet wird, ist auf einem Halter 28 fixiert, wobei der Halter 28 und damit die Maske 22 gemäß einem Doppelpfeil 30 in einer Richtung quer zu einer optischen Achse 32 beweglich ist. Über einen nicht dargestellten Antrieb ist der Halter 28 zusammen mit der Maske 22 verfahrbar.
Weiter in Richtung der Ausbreitung des Lichtbündels 16 ist der Maske 22 ein Projektionsobjektiv 34 nachgeordnet. Das Projektionsobjektiv 34 weist eine Mehrzahl nicht näher dargestellter optischer Bauelemente auf. Diese optischen Bauelemente können ausschließlich refraktiver Art, ausschließlich reflektiver Art oder eine Kombination aus refraktiven und reflektiven Bauelementen sein.
Mittels des Projektionsobjektivs 34 wird die Maske 22, genauer gesagt deren Strukturierung 24, auf ein Substrat 36 abgebildet, das eine lichtempfindliche Oberfläche 38 aufweist, die beispielsweise durch einen Fotolack gebildet ist, der auf dem Substrat 36 aufgebracht ist. Die lichtempfindliche Oberfläche 38 des Substrats 36 ist einer Endfläche 40 des Projektionsobjektivs 34 zugewandt.
Die lichtempfindliche Oberfläche 38 ist nicht zwangsläufig die oberste äußere Schicht des Substrates 36. Sie kann beispielsweise durch mindestens eine, nicht dargestellte, Antireflexschicht abgedeckt sein.
Das Substrat 36 ist auf einem Tisch 42 angeordnet, der auf einer Basis 44 in einer Richtung quer zur optischen Achse 32 gemäß einem Doppelpfeil 46 relativ zu dem Projektionsobjektiv 34 bewegbar ist. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Zwischenraum 50. In den Zwischenraum 50 ist ein Immersionsmedium eingefüllt, hier eine Immersionsflüssigkeit. Es kann sich aber auch um ein Immersionsgas handeln oder um eine Mischung aus Immersionsflüssigkeit und/oder Immersionsgas sowie einer Kombination von unterschiedlichen Immersionsflüssigkeiten und/oder Immersionsgasen. Der eine Zwischenraum 50 ist hier beispielhaft dargestellt, es kann sich aber auch um mehrere Zwischenräume handeln, die voneinander getrennt sind.
In Fig. 2 ist ein entsprechender Schrittmotor 48 zum schrittweisen Bewegen des Tisches 42 und damit des Substrats 36 dargestellt.
Das Substrat 36 wird bei der mikrolithographischen Herstellung von elektronischen Bauelementen, beispielsweise integrierten Schaltkreisen, auch als Wafer bezeichnet.
In Fig. 2 ist weiterhin dargestellt, dass der Zwischenraum 50 zwischen der Endfläche 40 des Projektionsobjektivs 34 und der lichtempfindlichen Oberfläche 38 des Substrats 36 vorhanden ist, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel seitlich durch ein sich zur Oberfläche 38 des Substrats 36 hin konisch verjüngendes Wandelement 52 begrenzt ist. In den Zwischenraum 50 ist das Immersionsmedium, hier die Immersionsflüssigkeit 54, beispielsweise Wasser, einbringbar. Die Erstreckung des Zwischenraums 50 in Richtung der optischen Achse 32 liegt im Bereich weniger Millimeter. Die Immersionsflüssigkeit 54 berührt sowohl die Endfläche 40 des Projektionsobjektivs 34 als auch die lichtempfindliche Oberfläche 38 des Substrats 36.
Die Endfläche 40 des Projektionsobjektivs 34 ist genauer die Endfläche eines optischen Elements 56, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als planparallele Abschlussplatte ausgebildet ist, die beispielsweise aus Quarzglas oder Flussspat gefertigt sein kann. Die Endfläche 40 ist mit einer Beschichtung versehen, die gegenüber der Immersionsflüssigkeit abweisend ist. Konstruktionsbedingt ist das Abschlusselement 56 in Richtung eines Doppelpfeiles zumindest infinitesimal beweglich, beispielsweise federnd, aufgehängt.
Im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 tritt das von der Lichtquelle 14 erzeugte Lichtbündel 16 durch die Maske 22 und durch das Projektionsobjektiv 34 hindurch, so dass die Strukturierung 24 der Maske 22 mittels des Projektionsobjektivs 34 auf die lichtempfindliche Oberfläche 38 des Substrats 36 abgebildet wird. Um die gesamte Fläche der Maske 22 auf der lichtempfindlichen Oberfläche 38 abzubilden, wird die Maske 22 in einem "Scan"-Vorgang beleuchtet. Dabei wird der Gesamtbereich der Maske 22 scannend beleuchtet, indem die Maske 22 durch das von der Blende 20 begrenzte Lichtbündel 16 hindurch bewegt wird. Der Tisch 42 mit dem Substrat 36 darauf wird während der Belichtung mit Hilfe des Schrittmotors 48 schrittweise bewegt, um die gesamte Oberfläche 38 des Substrats 36 sukzessive mit dem Lichtbündel 16 zu belichten.
Die Immersionsflüssigkeit 54 wird über eine Zuführleitung 60 aus einem Reservoir 61 in Richtung eines Pfeiles 62 in den Zwischenraum 50 eingebracht und über eine Abführleitung 64 in Richtung eines Pfeiles 66 aus dem Zwischenraum 50 wieder abgeführt, wobei die abgeführte Immersionsflüssigkeit wieder über einen nicht näher dargestellten Kreislauf dem Reservoir 61 zugeführt wird.
In dem Reservoir 61 kann eine Konditionierung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit 54 erfolgen, wie in dem Dokument WO 2004/053596 A2 beschrieben ist.
Mittels einer Pumpe 68 wird die Immersionsflüssigkeit 54 aus dem Reservoir 61 unter einem vorbestimmten Druck und einer vorbestimmten Flussrate in den Zwischenraum 50 eingebracht und durchströmt diesen entsprechend unter dem vorbestimmten Druck und der vorbestimmten Flussrate.
In den Phasen des Belichtungsbetriebes, in denen das Substrat 36 ruhig steht, ändern sich die Druck- und Strömungsverhältnisse der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 gegenüber dem vorbestimmten Druck bzw. der vorbestimmten Flussrate nicht.
Wird nun das Substrat 36 zum Durchführen eines nächsten Scanschrittes um eine Wegstrecke Δx in Richtung des Doppelpfeils 46, beispielsweise nach links in Fig. 2, bewegt, ändern sich auf Grund dieses Bewegungsvorganges die Druck- und Strömungsverhältnisse der Immersionsflüssigkeit 54 innerhalb des Zwischenraumes 50, auch wenn die Immersionsflüssigkeit 54 weiterhin unter dem vorbestimmten Druck und mit der vorbestimmten Flussrate dem Zwischenraum 50 zugeführt wird. Es ist davon auszugehen, dass diese Änderungen der Druck- und Strömungsverhältnisse in dem Zwischenraum 50 während des Bewegens des Substrats 36 darauf beruhen, dass die Immersionsflüssigkeit 54 eine gewisse Adhäsion an der Endfläche 40 und eine gewisse Adhäsion an der Oberfläche 38 zeigt.
Während der Bewegung des Substrats 36 kann sich beispielsweise auf Grund der Bewegung der Druck der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 kurzfristig erhöhen, wobei der erhöhte Druck bewirkt, dass die Endfläche 40 des Abschlusselements 56 in Richtung eines Pfeils 70, wenn auch nur sehr geringfügig, angehoben wird. Damit ändert sich jedoch der Abstand der Endfläche 40 von der Oberfläche 38 und auch der Abstand zwischen dem Abschlusselement 56 und dem nicht dargestellten vorletzten optischen Element des Projektionsobjektivs 34, was die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 34 negativ beeinflusst. Sobald das Substrat 36 nach dem Bewegungsschritt wieder ruhig steht, stellen sich wieder die vorbestimmten Druck- und Strömungsverhältnisse der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 ein, wodurch der durch die Bewegung induzierte Abbildungsfehler wieder verschwindet, sofern das Projektionsobjektiv 34 im stationären Zustand des Tischs 42 abbildungsfehlerfrei ist.
Da das Substrat 36 während eines Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsan- lage 10 mehrfach schrittweise bewegt wird, treten somit temporär oder pulsierend Abbildungsfehler bei der Belichtung der Oberfläche 38 auf. Bei der Projektionsbelichtungsanlage 10 sind folgende Maßnahmen getroffen, um den zuvor beschriebenen negativen Auswirkungen der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 auf die optische Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs 34 entgegenzuwirken.
Dazu weist die Projektionsbelichtungsanlage zumindest eine Überwachungseinrichtung 72 zum Überwachen eines Ist-Druckes und/oder einer Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 auf.
Die Überwachungseinrichtung 72 weist vorzugsweise einen Druckmesser 74 und/oder einen Flussratenmesser 76 auf, die in der Zuführleitung 60 für die Immersionsflüssigkeit 54 angeordnet sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Druckmesser 74 und/oder der Flussratenmesser 76 können jedoch auch in dem Zwischenraum 50 selbst angeordnet sein.
Des Weiteren weist die Projektionsbelichtungsanlage 10 eine Einstelleinheit 78 zum Einstellen des Drucks und/oder der Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 auf, die mit der Überwachungseinrichtung 72 einerseits und mit der Pumpe 68 andererseits über Signalleitungen gekoppelt ist.
Mittels der Überwachungseinrichtung 72 können nun sich während der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 ergebende Abweichungen des Ist-Drucks und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 von dem vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate während eines jeweiligen Belichtungsbetriebes der Projektionsbelichtungsanlage 10, zumindest während der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 erfasst werden. Die Erfassungsdaten werden ausgewertet und der Einstelleinheit 78 zugeführt, die dann im Falle einer Detektion einer Druck- und/oder Flussratenänderung die Pumpe 68 entsprechend ansteuert, um diesen Druck- und/oder Flussratenänderungen durch eine Erhöhung oder Erniedrigung der Pumpleistung entgegenzuwirken, so dass in dem Zwischenraum 50 mög- liehst der vorbestimmte Druck bzw. die vorbestimmte Flussrate aufrecht erhalten bleiben.
Alternativ zu der Vorgehensweise, mittels der Überwachungseinrichtung 72 während jedes Belichtungsbetriebes der Projektionsbelichtungsanlage 10 Änderungen des Ist- Druckes und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 zu erfassen, können mittels der Überwachungseinrichtung 72 die sich während der schrittweisen Bewegung ergebenden Änderungen des Drucks und/oder der Flussrate während eines Kalibrierbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage erfasst und in Zuordnung zu Positions- und Geschwindigkeitsdaten der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 in einem elektronischen Speicher 80 abgelegt werden. Die Positions- und Geschwindigkeitsdaten der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 können von dem Schrittmotor 48 des Tischs 42 geliefert werden.
Während eines Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 ist es dann nicht erforderlich, permanent mittels der Überwachungseinrichtung 72 Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 zu erfassen. Vielmehr kann dann die Erhöhung bzw. Erniedrigung des Druckes und/oder der Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 durch eine direkte Kopplung zwischen dem Schrittmotor 48 und der Einstelleinheit 78 bewerkstelligt werden. Zu jeder Position und Geschwindigkeit des Tisches 42 und damit des Substrats 36 liegt in dem elektronischen Speicher 80 ein entsprechendes Stellsignal zum Steuern der Pumpe 68 vor, um den Druckschwankungen bzw. Flussratenänderungen in dem Zwischenraum 50 entgegenzuwirken.
Die zuvor beschriebenen Maßnahmen dienen dazu, den oben beschriebenen pulsierenden oder pumpartigen Änderungen der optischen Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs 34 entgegenzuwirken. Die optische Abbildungseigenschaft, die auf diese Weise reguliert wird, ist insbesondere eine sphärische Aberration, die auftritt, wenn sich das Abschlusselement 56 und damit dessen Endfläche 40 auf Grund der Druckschwankungen in Richtung des Doppelpfeils 58 bewegt. Gemäß einer weiteren Maßnahme ist es jedoch möglich, mittels der Einstelleinheit 78 gezielt eine optische Abbildungseigenschaft durch Erhöhen oder Erniedrigen des Drucks und/oder der Flussrate einzustellen, um eine Soll-Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs 34 zu erhalten. Dazu ist in der Einstelleinheit 78 eine externe Manipulationseinrichtung 82 vorgesehen, die mit der Einstelleinheit 78 gekoppelt ist, um einen vorbestimmten Druck und/oder eine vorbestimmte Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 so einzustellen, dass die gewünschte Soll- Abbildungseigenschaft möglichst erreicht wird. Über eine Druck- und/oder Flussra- teneinstellung kann nämlich die Position des Abschlusselements 56 in Richtung der optischen Achse 32 so positioniert werden, dass die Soll-Abbildungseigenschaft erreicht wird, beispielsweise eine sphärische Aberration durch Positionieren des Abschlusselements 56 korrigiert wird.
In Fig. 3 ist ein gegenüber Fig. 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei gleiche oder vergleichbare Teile und Elemente der Projektionsbelichtungsanla- ge 10 wie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 beschrieben.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung 72 zum Überwachen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 vorhanden, die sich während der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 verursachte Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Ist- Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 erfasst.
Im Unterschied zu dem vorherigen Ausfuhrungsbeispiel wird nun solchen Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate nicht durch Erhöhen und/oder Erniedrigen des Druckes oder der Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 selbst entgegengewirkt, sondern das Abschlusselement 56 ist mit umfänglich verteilt angeordneten Aktuatoren 84, 86 verbunden, von denen in Fig. 3 zwei dargestellt sind. Es können auch mehr oder weniger solcher Aktuatoren umfänglich verteilt an dem Abschlusselement 56 vorhanden sein. Die Aktuatoren 84 und 86 sind, wie in Fig. 3 nur für den Aktuator 84 dargestellt ist, über eine Steuereinrichtung 88 mit der Überwachungseinrichtung 72 gekoppelt. Von der Überwachungseinrichtung 72 erfasste Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 werden von der Überwachungseinrichtung 72 an die Steuereinrichtung 88 in Form von Steuersignalen weitergegeben, über die dann die Steuereinrichtung 88 die Aktuatoren 84 und 86 so steuert, dass das Abschlusselement 56 während der schrittweisen Bewegung des Substrats 36 unverändert in Position gehalten wird. Somit wirken sich durch die schrittweise Bewegung verursachte Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Fluss Ist-Flussrate nicht auf eine Positionsänderung des Abschlusselements 56 aus, wodurch die gewünschte Soll-Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs 34 nicht verändert wird.
Die Änderungen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate der Immersionsflüssigkeit 54 in dem Zwischenraum 50 können wieder während eines jeweiligen Belichtungsbetriebes der Projektionsbelichtungsanlage 10 oder zuvor in einem Kalibrierbetrieb derselben erfasst werden. Für den letzteren Fall ist vorzugsweise eine Kopplung zwischen dem Schrittmotor 48 und der Steuereinrichtung 88 vorhanden, so dass die Steuereinrichtung 88 die Aktuatoren 84, 86 während eines Belichtungsbetriebes der Projektionsbelichtungsanlage 10 allein an Hand von Positions- und Geschwindigkeitsdaten, die von dem Schrittmotor 48 geliefert werden, steuert.
In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung von drei Zwischenräumen in der Projektionsbelichtungsanlage gezeigt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie in Figuren 2 und 3 versehen. In dem Ausfuhrungsbeispiel ist zusätzlich zu dem Zwischenraum 50 der zwischen der belichtungsempfindlichen Oberfläche des Substrates und der Endfläche des letzten optischen Bauelements des Projektionsobjektivs angeordnet ist, ein zweiter Zwischenraum 90 sowie ein dritter Zwischenraum 92 gezeigt.
Das optische Abschlusselement 56 ist in ein erstes optisches Element 94 und ein zweites optisches Element 96 unterteilt. Der zweite Zwischenraum 90 ist zwischen dem ersten Element 94 und dem zweiten Element 96 des Abschlusselements 56 angeordnet und der dritte Zwischenraum 92 ist oberhalb, also in Richtung der Beleuchtungseinheit gesehen entlang der optischen Achse 32, angeordnet.
Die Spülung des ersten Zwischenraums 50, des zweiten Zwischenraums 90 und des dritten Zwischenraums 92 erfolgt jeweils mit einem Immersionsmedium, wobei unterschiedliche Immersionsflüssigkeiten und/oder unterschiedliche Immersionsgase verwendet werden können. Es ist beispielsweise möglich den dritten Zwischenraum 92 mit einem Immersionsgas zu fluten und die beiden anderen Zwischenräumen 90 und 50 mit Immersionsflüssigkeiten zu spülen, wobei es sich auch um eine Kombination von unterschiedlichen Immersionsflüssigkeiten handeln kann.
Nicht dargestellt ist der Immersionsmediemspülkreislauf, kurz genannt Spülkreislauf, der in der Regel einen Abfluss und einen Zufluss aufweist. Jeder der dargestellten Zwischenräume 50, 90 und 92 weist einen separaten Spülkreislauf auf. Insbesondere sind die Spülkreisläufe hermetische abdichtet, um eine Vermischung von unterschiedlichen Immersionsmedien zu verhindern.
Hierbei ist vorgesehen, dass jeder Spülkreislauf separat Steuer- und regelbar ist. Dies bedeutet, dass in jedem Spülkreislauf der Druck und/oder die Zufuhrrate für das Immersionsmedium und/oder die Temperatur, und/oder die Zusammensetzung des jeweiligen Spülmediums separat kontrollierbar und einstellbar, d.h. steuerbar ist.
Hierbei ist ebenfalls vorgesehen bspw. die Immersionsflüssigkeiten mit Zusatz von Additiven unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung vorzusehen um bspw. die Oberflächenspannung und/oder den Brechungsindex zu beeinflussen. Ebenfalls vorgesehen ist, Additive zum Schutz der an das Immersionsmedium angrenzenden Oberflächen vorzusehen.
Es ist ebenfalls möglich verschiedene Spülkreisläufe gemeinsam zu überwachen und zu regeln, um die Anzahl der Steuer- und Regeleinheiten gering zu halten. In den Spülkreisläufen können ebenfalls Reinigungseinheiten bspw. Filter sowie Ultraschalleinheiten vorgesehen sein.
Die Geometrie, d.h. die Form der Zwischenräume 56, 90 und 92 ist in Figur 4 lediglich schematisch dargestellt, wobei unterschiedliche, insbesondere der Oberfläche der optischen Elemente angepasste, Geometrien für die Zwischenräume vorgesehen sein können.
Die Anordnung der Zwischenräume, die an unterschiedlichen Orten in der Projekti- onsbelichtungsanlage vorgesehen sein können, kann nach mehreren Prinzipien erfolgen. Zum einen ist es möglich jeweils optische Elemente der Beleuchtungseinheit und/oder des Projektionsobjektivs von beiden Seiten mit Zwischenräumen zu versehen, wobei gleiche und/oder unterschiedliche Immersionsmedien in die Zwischenräume oberhalb und unterhalb des jeweiligen optischen Bauelements einfüllbar sind.
Zum anderen ist es möglich bspw. einen Zwischenraum in der Beleuchtungseinheit 12 vorzusehen und einen zweiten Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberseite des Substrates 36 und der dem Substrat zugewandten Oberfläche des letzten optischen Bauelements 56 anzuordnen.
Zwischenräume können ferner zwischen Beleuchtungseinheit 12 und der Maske sowie zwischen optischen Bauelementen des Projektionsobjektives vorgesehen.
Die Teilung des Abschlusselements 56 ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die intrinsische Doppelbrechung so kompensiert werden kann.
Bevorzugt sind alle Zwischenräume 50, 90 und 92 und die dazugehörigen Spülkreisläufe hermetisch abgeriegelt, um das Immersionsmedium sicher in den Zwischenräumen zu halten und eine Vermischung von unterschiedlichen Immersionsmedien zu verhindern.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Einstellung einer optischen Abbildungseigenschaft in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit der sich eine Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat abbilden lässt, wobei das Substrat in einer Richtung quer zu einer optischen Achse relativ zu einem Projektionsobjektiv schrittweise bewegt werden kann, mit den Schritten:
Einbringen eines Immersionsmediums unter einem vorbestimmten Druck und/oder einer vorbestimmten Flussrate in mindestens einen ersten Zwischenraum, wobei der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - innerhalb einem Beleuchtungssystem und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Be- leuchtungssytem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat angeordnet wird; und
Überwachen eines Ist-Drucks und/oder einer Ist-Flussrate des Immersionsmediums auf Abweichung von dem vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dass der mindestens eine erste Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche und einer dieser Oberfläche zugewandten Endfläche des Projektionsobjektivs angeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die sich ergebenden Abweichungen des Ist-Drucks und/oder der Ist-Flussrate während eines jeweiligen Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage erneut erfasst werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die sich ergebenden Abweichungen des Ist-Drucks und/oder der Ist-Flussrate während eines Kalibrierbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage erfasst und in Zuordnung zu Positions- und Geschwindigkeitsdaten der schrittweisen Bewegung des Substrats in einem elektronischen Speicher abgelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit dem weiteren Schritt:
Einstellen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate des Immersionsmediums mittels zumindest einer Einstelleinheit in Abhängigkeit der erfassten Abweichungen des Ist-Drucks und/oder der Ist-Flussrate auf den vorbestimmten Druck und/oder die vorbestimmte Flussrate, um den vorbestimmten Druck und/oder die vorbestimmte Flussrate während des Belichtungsvorgangs möglichst konstant zu halten.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit dem weiteren Schritt:
Lageverstellen der Endfläche des Projektionsobjektivs in Richtung der optischen Achse mittels zumindest eines Aktuators in Abhängigkeit der erfassten Abweichungen des Drucks und/oder der Flussrate in eine Position, die einer Soll-Position der Endfläche, die dem vorbestimmten Druck und/oder der vorbestimmten Flussrate zugeordnet ist, möglichst nahe kommt.
7. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, wobei die Stelleinheit den Ist-Druck und/oder die Ist-Flussrate während eines jeweiligen Belichtungsbetriebs anhand der in dem elektronischen Speicher abgelegten Positions- und Geschwindigkeitsdaten einstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 4 und 6, wobei der zumindest eine Aktuator die Endfläche des Projektionsobjektivs während eines jeweiligen Belichtungsbe- triebs anhand der in dem elektronischen Speicher abgelegten Positions- und Geschwindigkeitsdaten einstellt.
9. Verfahren zum Einstellen einer optischen Abbildungseigenschaft in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit der sich eine Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat abbilden lässt, wobei das Substrat in einer Richtung quer zu einer optischen Achse relativ zu einem Projektionsobjektiv schrittweise bewegt werden kann, mit den Schritten:
Einbringen eines Immersionsmediums in mindestens einen ersten Zwischenraum der Projektionsbelichtungsanlage, wobei der mindestens eine erste Zwischenraum - entlang der optischen Achse gesehen - innerhalb einem Beleuchtungssystem und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen dem Beleuchtungssytem und der Maske und/oder der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat angeordnet wird; und
Einstellen eines Drucks und/oder einer Flussrate des Immersionsmediums so, dass die optische Abbildungseigenschaft einer Soll- Abbildungseigenschaft möglichst nahe kommt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Immersionsmedium mittels Zuläufen und Abläufen in die Zwischenräume eingeleitet bzw. aus diesen ausgeleitet wird, so dass ein geschlossener Immersionsmedienkreislauf für jeden der Zwischenräume vorhanden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Druck und/oder Fluss in jedem der Immersionsmedien Immersionsmedienkreisläufe separat eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei als Immersionsmedium mindestens eine Immersionsflüssigkeit und/oder mindestens ein Immersionsgas vorgesehen sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mindestens ein zweiter Zwischenraum innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei weitere Zwischenräume in der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet werden, in die mindestens eine Immersionsflüssigkeit oder/und mindestens ein Immersionsgas eingebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Anordnung der Zwischenräume an benachbarten und/oder entfernt entlang der optischen Achse angeordneten optischen Bauelementen der Beleuchtungseinheit und/oder des Projektionsobjektives erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Überwachung des Ist-Drucks und/oder der Ist-Flussrate des Immersionsmediums während der schrittweisen Bewegung des Substrates erfolgt.
17. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage zum Abbilden einer Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat, mit einer Beleuchtungseinheit, einem Projektionsobjektiv, einem Tisch, auf dem das Substrat mit der lichtempfindlichen Oberfläche einer Endfläche des Projektionsobjektiv zugewandt anordbar ist, mit einem Schrittantrieb zum schrittweisen Bewegen des Tisches in einer Richtung quer zu einer optischen Achse des Projektionsobjektivs, mit mindestens einem ersten Zwischenraum, der in der Beleuchtungseinheit und/oder dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen der Beleuchtungseinheit und der Maske und/oder zwischen der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder dem Projektionsobjektiv und dem Substrat anordbar ist, wobei in den mindestens einen ersten Zwischenraum ein Immersionsmedium einbringbar ist, und zumindest eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen eines Ist-Druckes und/oder einer Ist-Flussrate des Immersionsmediums in dem mindestens einen ersten Zwischenraum vorgesehen ist.
18. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17, wobei die Überwachungseinrichtung einen Druckmesser und/oder einen Flussratenmesser aufweist.
19. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 18, wobei der Druckmesser und/oder der Flussratenmesser in einer Zuführungleitung für das Immersionsmedium in den mindestens einen ersten Zwischenraum angeordnet sind.
20. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 18 oder 19, mit einer Einstelleinrichtung zum Einstellen des Drucks und/oder der Flussrate des Immersionsmediums.
21. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17 und 20, wobei der Druckmesser und/oder der Flussratenmesser mit der Einstelleinrichtung gekoppelt ist.
22. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17, dass der mindestens eine erste Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche des Substrates und der Endfläche des Projektionsobjektives angeordnet ist.
23. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei mindestens ein zweiter Zwischenraum vorgesehen ist.
24. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 23, wobei weitre Zwischenräume vorgesehen sind.
25. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei jeweils Zwischenräume auf einer substratzugewandten und/oder einer sub- stratabgewandten Seite eines optischen Elementes der Beleuchtungseinheit und/oder des Projektionsobjektivs anordbar sind.
26. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei jeweils Zwischenräume - entlang der optischen Achse gesehen - an beiden Seiten eines optischen Bauelements der Beleuchtungseinheit und/oder des Projektionsobjektives angrenzend angeordnet sind.
27. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 26, wobei die Zwischenräume beidseitig an unterschiedliche optische Bauelemente der Beleuchtungseinheit und/oder des Projektionsobjektives angrenzend angeordnet sind.
28. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei ein Abschlusselement des Projektionsobjektivs, das die Endfläche des Projektionsobjektivs aufweist, in Richtung der optischen Achse beweglich ist, und wobei dem Abschlusselement zumindest ein Aktuator zugeordnet ist, der mit der Ü- berwachungseinrichtung gekoppelt ist.
29. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 28, mit einem elektronischen Speicher, indem während eines Kalibrierbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage erfasste Abweichungen des Ist-Drucks und/oder der Ist- Flussrate von einem vorbestimmten Druck und/oder einer vorbestimmten Flussrate in Zuordnung zu Positions- und Geschwindigkeitsdaten der schrittweisen Bewegung des Substrats abgelegt sind.
30. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 29, wobei der elektronische Speicher mit dem Schrittantrieb gekoppelt ist.
31. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17 und 20, wobei der Schrittantrieb mit der Einstelleinheit gekoppelt ist.
32. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17 und 28, wobei der Schrittantrieb mit dem zumindest einen Aktuator gekoppelt ist.
33. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage zum Abbilden einer Maske auf ein eine lichtempfindliche Oberfläche aufweisendes Substrat, mit einer Beleuchtungseinheit, einem Projektionsobjektiv, einem Tisch, auf dem das Substrat mit der lichtempfindlichen Oberfläche einer Endfläche des Projektionsobjektiv zugewandt anordbar ist, mit einem Schrittantrieb zum schrittweisen Bewegen des Tisches in einer Richtung quer zu einer optischen Achse des Projektionsobjektivs, mit mindestens einem ersten Zwischenraum zwischen einem optischen Bauelementen der Beleuchtungseinheit und/oder des Projektionsobjektivs und/oder zwischen der Maske und der Beleuchtungseinheit und/oder zwischen der Maske und dem Projektionsobjektiv und/oder zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche des Substrates und der Endfläche des Projektionsobjektivs anordbar ist, wobei in den mindestens einen ersten Zwischenraum ein Immersionsmedium einbringbar ist, und eine Einstelleinheit zum Einstellen eines Drucks und/oder der Flussrate des Immersionsmediums, um eine optische Abbildungseigenschaft in der Projektionsbelichtungsanlage auf eine Soll-Abbildungseigenschaft einzustellen, vorgesehen ist.
34. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 33, wobei die optische Abbildungseigenschaft die Größe einer sphärischen Aberration ist.
35. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 34, wobei die Endfläche des Projektionsobjektivs mit einer das Immersionsmedium abweisenden Beschichtung versehen ist.
36. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei mindestens ein zweiter Zwischenraum vorgesehen ist.
37. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 36, wobei weitere Zwischenräume vorgesehen sind.
38. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 37, wobei das Immersionsmedium mindestens eine Immersionsflüssigkeit und/oder mindestens ein Immersionsgas aufweist.
39. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüchen 17 bis 38, wobei die Zwischenräume unterschiedliche Geometrien aufweisen.
40. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 39, wobei jeder der Zwischenräume einen separaten Zulauf und einen separaten Ablauf für das jeweilige Immersionsmedium aufweist, die jeweils einen geschlossenen Immersinsmedienkreislauf bilden.
41. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 40, wobei jeder der Immersionsmedienkreisläufe separat Steuer- und regelbar ist.
42. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 40 oder 41, wobei jeder der Zwischenräume und/oder Immersionsmedienkreisläufe hermetisch dicht ist.
43. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 42, wobei sich die Abweichungen des Ist-Druckes und/oder der Ist-Flussrate aufgrund der schrittweisen Bewegung ergeben.
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