WO2018077594A1 - Verfahren zur mikrolithographischen herstellung mikrostrukturierter bauelemente - Google Patents

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illumination
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Michael Patra
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G03F7/70666—Aerial image, i.e. measuring the image of the patterned exposure light at the image plane of the projection system

Definitions

  • the present invention relates to a method for microlithographic production of microstructured components, and to a device for post-treatment of a microlithographically exposed wafer.
  • Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus, which has an illumination device and a projection objective.
  • a method according to the invention for the microlithographic production of microstructured components has the following steps:
  • a projection exposure system which has a lighting device and a projection lens
  • the invention is based in particular on the concept of reducing the expense to be driven in the illumination device and / or the projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus with regard to the control and stabilization of the light field generated on the wafer by deviating from this light field or the the wafer produced by this exposure structures are accepted, which may be in the exposure process in terms of this
  • the invention further includes the concept of initially determining these accepted deviations and, on the basis of this determination, of carrying out a suitable after-treatment of the exposed wafer or photoresist.
  • the determination of a deviation of at least one structural property of the structures produced on the exposed wafer from a predetermined desired structural property is effected according to the invention by determining at least one property of the light field which exposes the photoresist applied to the wafer.
  • the invention differs in particular from conventional approaches in which properties of the wafer are determined directly or a metrology is performed on the wafer treated in the lithography process.
  • the determination of the deviation can be made according to the invention by measurement, by using a design model or by using available data on the projection exposure apparatus.
  • metrology can be carried out on the (light) field used for exposure of the wafer (eg in the projection exposure apparatus itself) during the lithography process itself, or the data relating to the projection exposure apparatus can already be provided in advance in the form of metrology in the projection exposure apparatus
  • Measurement data obtained by means of the lithography process and / or in the form of design data relating to the projection exposure apparatus and / or models eg for the model-based description of warm-up effects during operation of the projection exposure apparatus, so-called Jens heating
  • properties of the wafer or the photoresist which have these before the actual exposure, environmental parameters such as temperature or air pressure during the lithography process as well as properties of the light source used are taken into account.
  • the measured, calculated or otherwise determined quantities can relate directly to a property of the light field.
  • Intensity distributions in field and / or pupil planes are exemplary such quantities, as well as four-dimensional intensity distributions as a function of location and
  • the measured, calculated or otherwise determined quantities may also refer how the light field is changed by a subsystem of the projection exposure system.
  • Pupil-dependent apodization courses or wavefront courses that is, deviations of the area of constant phase of the light field from a reference sphere) of the projection objective are examples of such quantities.
  • the invention is based on the consideration that during the microlithographic production process, although acids or free hydrogen ions are produced by photoresist impinging on the photoresist, which in turn ultimately results in a structuring of the photoresist contained in the photoresist
  • the said cutting apart of the polymers does not result in a separate process step subsequent to the exposure, namely a "post exposure bake” (typically at a temperature of 80 ° C.-90 °) C).
  • this post-treatment can include, for example, the provision of additional acids or free hydrogen ions or else a subsequent exposure to a wavelength deviating from the actual operating wavelength of the projection exposure apparatus.
  • the effort to be driven during the actual exposure process on the side of the illumination device and of the projection lens with regard to the control and stabilization of the light field generated on the wafer can be significantly reduced, since occurring "errors" do not have to be avoided from the outset, but merely determined ( eg measure or estimated) and then - as described above - can be corrected afterwards.
  • a significant advantage of the method according to the invention consists in the fact that the settings to be made in the aftertreatment according to the invention for correcting structural properties of the wafer can typically take place on a substantially larger length scale than the structure sizes ultimately to be produced on the wafer. While the latter are typically on the order of (10-20) nm, the length scale of typical, introduced by the illumination device and / or the projection lens deviations of structural properties of the order of about 1 mm with the result, which also for measuring or influencing the generated errors used devices can be realized much easier and cheaper.
  • the at least one structural property comprises a feature size of the structures produced on the exposed wafer.
  • post-processing of the wafer includes altering a concentration of free hydrogen ions present in the photoresist after exposure.
  • altering the concentration of free hydrogen ions may include applying an acid or an acid scavenger to the photoresist.
  • varying the concentration of free hydrogen ions may also include post-exposure of the photoresist to light of a wavelength different from a working wavelength of the projection exposure apparatus.
  • the post-exposure of the photoresist is done without using a mask.
  • the aftertreatment of the wafer takes place with a spatial resolution which is more than ten times the average structure size on the wafer.
  • a temperature set during the chemical development of the aftertreated wafer is modified as a function of the determined deviation.
  • the determination of a deviation of at least one structural property comprises a location-dependent measurement of the intensity distribution generated upon illumination of the mask by the illumination device, a location-dependent measurement of transmission properties of the projection objective, a pupil-dependent measurement of transmission properties of the projection objective, a polarization-dependent measurement of transmission properties of the projection objective Measurement of the properties of the light source and / or the measurement of the illumination of at least one pupil plane in the projection exposure apparatus.
  • the determination of a deviation of at least one structural property comprises a calculation or modeling of the intensity distribution generated by the illumination device at the location of the mask, from location-dependent transmission properties of the projection objective, pupil-dependent transmission properties of the projection objective, polarization-dependent transmission properties of the projection objective, a wavefront of the polarization objective and / or the illumination of at least one pupil plane in the projection exposure apparatus.
  • the at least one structural property comprises a structural layer of the structures produced on the exposed wafer.
  • post-processing the wafer includes performing an etch process.
  • the post-treatment of the wafer comprises heating the photoresist and moving the structures produced on the exposed wafer by local movement of the photoresist.
  • a scenario can be taken into account in which the structures produced on the exposed wafer are basically already correct, but are still in the wrong position.
  • a force tangential to the wafer surface can now be exerted on the photoresist, wherein flow of the photoresist can be assisted, for example, by local heating (ie by setting a suitable temperature profile and / or temperature gradient) or by local variation of the mobility of the photoresist. It is also possible to achieve a preferred direction by means of inventively generated gradients, for example the temperature, although no explicit external force is introduced tangentially to the wafer surface.
  • the invention further relates to an apparatus for after-treatment of a microlithographically exposed wafer, wherein a photoresist is at least partially applied to the wafer, the apparatus being configured to maintain a concentration of a solubility of the photoresist during development in the photoresist in a subsequent baking process. to change the baking substance.
  • this substance can be an acid with which polymer chains are cut through, the acid concentration determining the polymer cutting rate.
  • the concentration (as opposed to other thermodynamic parameters relevant to the polymer cutting rate, such as temperature, for example) can be influenced locally with a suitable spatial resolution.
  • the device can for this purpose in particular a device for location-dependent
  • the device can thus release or eliminate substances which generate acids, light-based by exposure to a location-dependent intensity activated or introduced, for example, by spraying or applying location-dependent.
  • the above-described change takes place with a spatial wavelength in the range of ⁇ to 5mm.
  • This expresses the fact that the length scale on which the correction of structural properties according to the invention is to take place is substantially greater than the structuring taking place on the wafer or resist during the actual lithography process (lying in the nm range).
  • post-processing of the wafer includes altering a concentration of free hydrogen ions present in the photoresist after exposure. In one embodiment, post-processing the wafer includes performing an etch process.
  • the post-treatment of the wafer comprises heating the photoresist and moving the structures produced on the exposed wafer by local movement of the photoresist.
  • 1 to 4 show schematic diagrams for explaining different ones
  • Embodiments for correcting feature size errors on an exposed wafer Embodiments for correcting feature size errors on an exposed wafer
  • Figure 5-7 are schematic diagrams for explaining different
  • Figure 8-14 are schematic representations for explaining different
  • Figure 15-17 are schematic representations for explaining different
  • FIG. 18 shows a schematic representation for explaining an alternative embodiment for the correction of structure size errors on an exposed wafer.
  • Figure 19-20 are schematic representations of different
  • Structural layer is understood to mean the spatial position or position of the structures produced on the wafer, wherein the corresponding deviation from the desired structural position is also referred to as an" overlay error ".
  • the said acid scavenger or "base quencher” have in a known manner the property of irreversibly binding to free hydrogen ions, whereby a threshold-dependent behavior of the photoresist (to the effect that only above a certain dose of light free hydrogen ions for chemical Acid scavengers may in particular be bases, as these acids may bind to form a salt, and the addition of both acids and acid scavengers, as shown in FIG
  • an increase in the number of free hydrogen ions in a so-called positive resist during the subsequent, already mentioned “B "Post Exposure Bake” results in an increase in the rate of divergence of the polymers present in the photoresist and, ultimately, an increased solubility of the photoresist, whereas a reduction in the number of free hydrogen ions leads to the opposite effect.
  • a so-called positive resist during the subsequent, already mentioned “B "Post Exposure Bake results in an increase in the rate of divergence of the polymers present in the photoresist and, ultimately, an increased solub
  • Negative resistance is the relationship between the number of free hydrogen ions and the solubility of the photoresist exactly opposite to that of a positive resist.
  • a postexposure of the photoresist with a wavelength deviating from the operating wavelength of the projection exposure apparatus can also be carried out to change the structure size.
  • conventional photoresist materials are generally sensitive over a relatively large wavelength range, so that light with a wavelength deviating from the operating wavelength of the projection exposure apparatus can also be used for subsequent exposure.
  • an arrangement of light-emitting diodes (LEDs) 31 can be used. The irradiation of the already exposed wafer W using such LEDs leads, as indicated in FIG.
  • light-emitting diodes 31 according to FIG. 3 can be combined with acid scavenging spray devices 12 according to FIG. 1, so that a change in the acid concentration "in both directions" is made possible.
  • this layer may contain substances (photodestuctive bases) which release acid scavengers, in particular bases, under exposure.
  • these substances can be sensitive in a second wavelength range in which the actual photoresist does not release any free acids on exposure.
  • a wafer W provided with such a layer is irradiated by first light-emitting diodes 32 which emit radiation from a first wavelength range, whereby free acids can be generated, and by second light-emitting diodes 33, which emit radiation a second wavelength range, irradiated, whereby acid scavengers are generated.
  • the layer deposited on the wafer W may contain a photosensitizer precursor
  • Photosensitizers are known from US 2016/0048080 A1 When exposed to radiation of the first operating wavelength, the photosensitizer precursor becomes a photosensitizer ("US Pat. photo sensitizer ").
  • the photosensitizer Upon subsequent illumination with radiation of a third wavelength range, the photosensitizer (but not the photosensitizer precursor) will produce free acid.
  • the local density of generated acid is thus proportional to the intensity of the working wavelength multiplied by the intensity in the third wavelength range.
  • the light-emitting diodes 31 can emit radiation of such a third wavelength range, provided the layer on the wafer W has a photosensitizer precursor.
  • influencing the structure size can also be effected by changing the temperature of the structure.
  • This approach allows for the fact that the effect or polymer cutting rate achieved during the subsequent baking process by the free hydrogen ions effective in this case is temperature-dependent
  • a global temperature offset may be adjusted using a furnace 45 where local temperature differences on the photoresist may be adjusted using an infra-red illumination unit 41.
  • the infra-red illumination unit 41 may comprise a two-dimensional array-like array of individual infrared sources Further embodiments may also be a one-dimensional array of infrared sources in connection with a device which deflects the infrared radiation in a spatial direction or dimension or also a substantially punctiform infrared source in conjunction with a I infrared ray can be used in two mutually perpendicular spatial directions or two-dimensionally deflecting device.
  • a change in the location of incidence of the radiation on the wafer W can also be achieved by a suitable movement of the wafer W relative to the infrared illumination unit.
  • FIGS. 1 to 4 different embodiments for changing the structural position (i.e., for eliminating any overlay errors) will be described with reference to FIGS.
  • these embodiments differ from the measures described above with reference to FIGS. 1 to 4 for changing the structure size in that basically a preferred direction for changing the structure layer is distinguished, along which a displacement of the center of gravity of the respective structure ensues.
  • an etching process can be used for this purpose, in which, in a manner known per se, an oblique impingement on the respective surface
  • the ions used for the etching meet under an adapted one
  • regions of a wafer W which are to be etched with different angles of incidence from each other can also be etched one after the other (ie at different times ti, t 2 and t 3 )
  • additional dimensional changes of the structure taking place can be corrected by means of one of the methods previously described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • heating of the photoresist in conjunction with a shift of the structures produced therein by generating defined forces can be effected to change the structure layer: While by heating the photoresist beyond its flow temperature (which may be on the order of 120 ° C, for example ) causes a flow of the photoresist, an asymmetry of this flow can be achieved via a force acting parallel to the wafer surface.
  • the latter can e.g. via a repeated off-axis rotation of the wafer (each with a different orientation of the wafer relative to the connection axis "wafer axis of rotation"), as shown only schematically in FIGS. 6a-d (the respective orientation of the wafer being determined by the orientation of the letter "). A "is indicated). At each rotation (each with predetermined
  • a shift of the structure in question can be achieved in a certain direction, the extent of this movement can be determined by the locally adjustable via a local heating temperature of the photoresist to 4 analog arrangement can be used.
  • a location-dependent displacement of structural layers can also be achieved by temporal variation of a heated area 75 of the photoresist by forming a (in the example linear) area 75 in which the photoresist is heated. is moved across the wafer in a particular direction 71 of travel.
  • the necessary correction can be determined directly by determining the actual number of available hydrogen ions without having to explicitly determine a structure size on the wafer for this purpose.
  • the concentration of free hydrogen ions can be determined based on a measurement of the impedance change of the photoresist.
  • the free hydrogen ions or acids produced during the exposure change the impedance of the photoresist, whereby the local acid density can in turn be deduced from a measurement of this impedance change.
  • a determination of the relevant resist parameters can also be carried out with the aid of infrared spectroscopy.
  • FTIR spectrometer Fourier transform infrared spectrometer
  • the cause for the formation of this concentration ie the intensity distribution or pupil filling respectively generated within the illumination device or the projection objective
  • a determination of the local illumination dose can take place in that a comparatively small proportion of the electromagnetic radiation is decoupled with the aid of a perforated mirror.
  • a perforated mirror is denoted by "81" in Fig. 8, wherein in the light propagation direction before or after the perforated mirror 81, only one lens 83 or 84 is shown in a simplified manner. "82" in Fig.
  • a perforated mirror 81 is an energy sensor for Measurement of the energy of the decoupled via the perforated mirror 81 radiation designated.
  • the use of a perforated mirror 81 has the advantage of a greater long-term stability of the division ratio set for the electromagnetic radiation compared to a partially transmissive mirror (which can also be used in principle).
  • the perforated mirror 81 can now be extended according to the invention in terms of a spatially resolved measurement of intensity in order to calculate the spatial dependence of the illumination on the reticle can.
  • the sensor 82 should be designed so that it can also determine a location-dependent dose in addition to the total illumination dose, ie the dose integrated over the entire sensor. While the total illumination dose must be relatively fast determinable, since the total illumination dose is used to readjust the light source power, the spatially resolved measurement can be performed comparatively slowly (e.g., on a time scale of 1 second or more) since it does not serve to readjust the light source power.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of a structure in which the different time scale of the two measurements is used in that two separate measuring devices are used for this purpose.
  • the determination of the spatial dependence of the illumination on the reticle R takes place with a Energy standing intensity sensor 96, which is placed at appropriate intervals in the beam path in the vicinity of the reticle.
  • a perforated mirror analogous to FIG. 8 is designated "91" in FIG. 9, wherein in light propagation direction. tion in front of the perforated mirror 91 only in a simplified manner only one lens 93 is shown and after the perforated mirror 91, a lens 94, a deflection mirror 95 and another lens 97 are shown.
  • the term "92" denotes an energy sensor for (continuous and location-independent) measurement of the energy of the radiation coupled out through the perforated mirror 91.
  • the required information about the location dependency of the reticle illumination can also be determined in a projection exposure apparatus designed for operation in the EUV, for which embodiments are described below with reference to FIGS. 10 to 12.
  • a measurement of the intensity profile generated in the illumination device can be carried out from time to time for this purpose.
  • Fig. 10 e.g. in one provided in the illumination device mirror assembly of a plurality of independently adjustable mirror elements 101 of these individual mirror elements for illuminating suitably positioned energy sensors are used.
  • the radiation of individual field facets 11 or pupil facets 12 can be directed to a sensor 1 13 spaced apart from the reticle R for measuring the light intensity in order to obtain spatially resolved intensity data.
  • FIG. 11 shows the intermediate focus between the light source and the illumination device with "IF".
  • a part of the electromagnetic illumination radiation can be decoupled and guided to a sensor by means of a device 121 which is known per se and which has a substantially rod-shaped element which can be selectively inserted into the beam path in a field-near plane.
  • FIG. 13 shows a plan view of this device 121, with which a spatially resolved one along the direction transverse to the scanning direction and designated by "CS" Intensity measurement is feasible.
  • rays directed at the reticle R are denoted by “A1” or “A2”
  • rays reflected at the reticle R by “B1” or “B2”
  • a beam coupled out in the direction to the (not shown) sensor is denoted by “C1 " designated.
  • FIG. 14 shows only schematically an arrangement that can likewise be used in the method according to the invention for determining transmission fluctuations in the projection objective of a projection exposure apparatus designed for operation in the EUV area.
  • a light beam first passes through the projection objective via mirrors 142-145 to a grating 146 arranged adjacent to the wafer W and from this grating 146 back to a sensor 141 arranged adjacent to the reticle R.
  • the attenuation of the beam taking place in the projection objective can be measured, from which in turn information about the gas pressure in the projection objective can be derived.
  • FIGS. 15 to 17 show schematic representations for illustrating different embodiments for determining deviations of the structural position or of overlay errors.
  • a determination of overlay errors is basically possible with the aid of a measurement taking place directly on the wafer, an examination of the causes of the relevant structure layers or instead takes place in the embodiments according to the invention -in the sense of the intended simplification of the constructive effort.
  • Overlay errors may specifically include a determination of the pupil properties, in particular of the telecentricity properties.
  • the structural properties of the pupil properties can be determined.
  • a perforated one can again be used
  • Mirror can be used analogously to Fig. 8 and Fig. 9, in which case the intensity information is not derived for a field plane (ie conjugate to the reticle), but for a pupil plane.
  • a structure for spatially resolved telecentric measurement which is shown schematically in FIG. 15, light can be coupled out with an essentially analogous rod-shaped element 151, which can be introduced independently of one another into the beam path and which is located in front of a light propagation direction to the reticle plane concave field plane are arranged displaceably.
  • REMA diaphragms of a reticle masking system are denoted by "152."
  • a measuring device not shown
  • light can be directed to a camera-based sensor (not shown) for pupil measurement via a lens 161 which is located near a pupil plane PP or a field-defining element 162 arranged there
  • the reflex of the illuminating light can also be used at an optical component arranged in the vicinity of a pupil plane P.sub.p Fig.
  • FIG. 17 shows only schematically an embodiment in an illuminating device for a the project designed for the EUV
  • the intermediate focus with "IF” a field facet mirror with "171” and a pupil facet mirror with "172” is designated.
  • the electromagnetic radiation causes a significant heat input into the pupil facet mirror 172, which in turn is done using a thermal imaging camera
  • the amount of heat dissipated by a cooling device can also be evaluated. By comparing the at different places on the pupil the location of the center of gravity of the heat input onto the pupil facet mirror 172 and thus the center of gravity of the illumination pupil or the size of the telecentricity of the illumination pupil can be determined.
  • 19 and 20 show schematic representations of different embodiments of a microlithographic projection exposure apparatus.
  • FIG. 19 initially shows a schematic representation of a projection exposure apparatus 100 designed for operation in the EUV, in which the invention can be realized, for example.
  • a lighting device of the projection exposure apparatus 100 has a field facet mirror 103 and a pupil facet mirror 104.
  • the light of a light source unit which in the example comprises an EUV light source (plasma light source) 101 and a collector mirror 102, is directed onto the field facet mirror 103.
  • a first telescope mirror 105 and a second telescope mirror 106 are arranged in the light path after the pupil facet mirror 104.
  • a deflecting mirror 107 which directs the radiation incident on it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 121 -126, is arranged downstream of the light path.
  • a reflective structure-carrying mask 131 is arranged on a mask table 130, which is imaged with the aid of the projection lens into an image plane in which a light-sensitive layer (photoresist) coated substrate 141 on a
  • Wafer table 140 is located.
  • FIG. 20 shows a schematic illustration of a further possible structure of a microlithographic projection exposure apparatus 200 which is designed for operation at wavelengths in the DUV range (for example approximately 193 nm) and likewise has an illumination device 201 and a projection objective 208.
  • the illumination device 201 comprises a light source 202 and a lighting optics symbolized in a highly simplified manner by lenses 203, 204 and an aperture 205.
  • the working wavelength of the projection exposure apparatus 200 in the example shown is 193 nm when using an ArF excimer laser as the light source 202.
  • the operating wavelength can also be, for example, 248 nm using a KrF excimer laser or 157 nm using an F 2 laser as the light source 202 amount.
  • a mask 207 is arranged in the object plane OP of the projection objective 208, which is held in the beam path by means of a mask holder 206.
  • the mask 207 has a structure in the micrometer to nanometer range, which is imaged by means of the projection objective 208, for example by a factor of 4 or 5 reduced to an image plane IP of the projection lens 208.
  • the projection objective 208 comprises a lens arrangement likewise symbolized in a highly simplified manner by lenses 209 to 212, by means of which an optical axis OA is defined.
  • a substrate 216, or a wafer, positioned by a substrate holder 218 and provided with a photosensitive layer 215 is held.
  • an immersion medium 250 which may be, for example, deionized water.

Landscapes

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Wafers, auf den zumindest teilweise ein Photoresist aufgebracht ist, Bereitstellen einer Maske, die abzubildende Strukturen aufweist, Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist, Belichten des Photoresists durch Projizieren wenigstens eines Teils der Maske auf einen Bereich des Photoresists mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage, Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen von einer vorgegebenen Soll-Struktureigenschaft, wobei dieses Ermitteln durch Bestimmen wenigstens einer Eigenschaft eines Lichtfeldes, welches zur Belichtung des auf den Wafer aufgebrachten Photoresists verwendet wird, erfolgt, Nachbehandeln des Wafers auf Basis der ermittelten Abweichung, und chemisches Entwickeln des nachbehandelten Wafers.

Description

Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung
mikrostrukturierter Bauelemente
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 221 261.3, angemeldet am 28. Oktober 2016. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference") mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, sowie eine Vorrichtung zur Nachbe- handlung eines mikrolithographisch belichteten Wafers.
Stand der Technik Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikro- lithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) proji- ziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Zur hochgenauen Erzeugung mikrostrukturierter Bauelemente bzw. Schaltkrei- se sind diverse Ansätze bekannt, um das zur Strukturierung auf dem Wafer mikrolithographisch erzeugte Lichtfeld mit möglichst hoher Genauigkeit zu kontrollieren, was insbesondere auch eine möglichst gute Stabilisierung der Beleuchtungseinrichtung beinhaltet. Diese Kontrolle sowie Stabilisierung stellt in vielfacher Hinsicht eine anspruchsvolle Herausforderung dar, wobei insbesondere hohe Anforderungen beispielsweise an die Ausgestaltung von zur Einstellung bestimmter Beleuchtungssettings eingesetzter optischer Komponenten (z.B. eines diffrakti- ven optischen Elements oder einer Spiegelanordnung mit einer Vielzahl unab- hängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente) zu stellen sind. Weitere Maßnahmen zur hochgenauen Kontrolle des Lichtfeldes beinhalten die Einstellung einer hochgenauen Uniformität sowie Dosisstabilität der elektromagnetischen Strahlung sowie die Bereitstellung entsprechender Messeinrichtungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bau- elemente sowie eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines mikrolithographisch belichteten Wafers bereitzustellen, welche die hochgenaue Fertigung mikrostrukturierter Bauelemente bzw. Schaltkreise mit geringerem apparativem Aufwand ermöglichen. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente weist folgende Schritte auf:
- Bereitstellen eines Wafers, auf den zumindest teilweise ein Photoresist aufgebracht ist;
- Bereitstellen einer Maske, die abzubildende Strukturen aufweist;
- Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist;
- Belichten des Photoresists durch Projizieren wenigstens eines Teils der Maske auf einen Bereich des Photoresists mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage;
- Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen von einer vorgegebenen Soll- Struktureigenschaft, wobei dieses Ermitteln durch Bestimmen wenigstens einer Eigenschaft eines Lichtfeldes, welches zur Belichtung des auf den Wafer aufgebrachten Photoresists verwendet wird, erfolgt;
- Nachbehandeln des Wafers auf Basis der ermittelten Abweichung; und
- Chemisches Entwickeln des nachbehandelten Wafers.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, den in der Beleuch- tungseinrichtung und/oder dem Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage hinsichtlich der Kontrolle und Stabilisierung des auf dem Wafer erzeugten Lichtfeldes zu treibenden Aufwand dadurch zu reduzieren, dass von vorneherein Abweichungen dieses Lichtfeldes bzw. der auf dem Wafer durch diese Belichtung erzeugten Strukturen in Kauf genommen werden, welche sich gegebenenfalls im Belichtungsprozess hinsichtlich dieses
Lichtfeldes sowie der auf dem Wafer durch das besagte Lichtfeld erzeugten Struktureigenschaften ergeben. Dabei beinhaltet die Erfindung weiter das Konzept, diese in Kauf genommenen Abweichungen zunächst zu ermitteln und auf Basis dieser Ermittlung eine geeignete Nachbehandlung des belichteten Wafers bzw. Photoresists vorzunehmen. Das Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen von einer vorgegebenen Soll- Struktureigenschaft erfolgt erfindungsgemäß durch Bestimmen wenigstens einer Eigenschaft des Lichtfeldes, welches den auf den Wafer aufgebrachten Photoresist belichtet. Die Erfindung unterscheidet sich dabei insbesondere von herkömmlichen Ansätzen, bei denen unmittelbar Eigenschaften des Wafers bestimmt bzw. eine Metrologie an dem im Lithographieprozess behandelten Wafer durchgeführt wird. Das Ermitteln der Abweichung kann erfindungsgemäß durch Messung, durch Heranziehung eines Designmodells oder durch Heranziehung von verfügbaren Daten über die Projektionsbelichtungsanlage erfolgen. Insbesondere kann erfindungsgemäß eine Metrologie an dem zur Belichtung des Wafers eingesetzten (Licht-)Feld (z.B. in der Projektionsbelichtungsanlage selbst) während des Lithographieprozesses selbst durchgeführt werden, oder es können die Projektionsbelichtungsanlage betreffende Daten in Form von aus einer Metrologie in der Projektionsbelichtungsanlage bereits vorab vor Durchführung des Lithographieprozesses gewonnenen Messdaten und/oder in Form von Designdaten betreffend die Projektionsbelichtungsanlage und/oder Modellen (z.B. zur modellbasierten Beschreibung von Aufwärmeffekten im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage, sogenanntes Jens heating") genutzt werden. Dabei können jeweils auch Eigenschaften des Wafers bzw. des Photoresists, welche diese vor der eigentlichen Belichtung aufweisen, Umgebungsparameter wie z.B. Temperatur oder Luftdruck während des Lithographieprozesses sowie auch Eigenschaften der verwendeten Lichtquelle berücksichtigt werden.
Die gemessenen, berechneten oder anderweitig bestimmten Größen können sich direkt auf eine Eigenschaft des Lichtfeldes beziehen. Intensitätsverteilungen in Feld- und/oder Pupillenebenen sind beispielhafte derartige Größen, ebenso wie vierdimensionale Intensitätsverteilungen als Funktion von Ort und
Richtung, genauso wie höherdimensionale Intensitätsverteilungen als Funktion von Ort, Richtung, Wellenlänge und/oder Polarisationszustand. Die gemessenen, berechneten oder anderweitig bestimmten Größen können sich auch da- rauf beziehen, wie das Lichtfeld durch ein Teilsystem der Projektionsbelich- tungsanlage verändert wird. Pupillenabhängige Apodisierungsverläufe oder Wellenfrontverläufe (also Abweichungen der Fläche konstanter Phase des Lichtfeldes von einer Referenzsphäre) des Projektionsobjektivs sind beispiel- hafte derartige Größen.
Hierbei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass im Laufe des mikrolithographischen Herstellungsprozesses zwar bei der Waferbelichtung durch auf den Photoresist auftreffende Photonen Säuren bzw. freie Wasserstoff-Ionen erzeugt werden, welche wiederum letztlich über ein Auseinanderschneiden von im Photoresist enthaltenen Polymeren die für die Strukturierung ausschlaggebende Änderung der Löslichkeit des Photoresists bewirken, jedoch das besagte Auseinanderschneiden der Polymere erst in einem der Belichtung nachfolgenden separaten Prozessschritt, nämlich einem nachträglichen „Backvor- gang" (=„Post Exposure Bake", typischerweise bei einer Temperatur von 80°C - 90°C) erfolgt. Diesen Umstand macht sich die Erfindung dadurch zunutze, dass die zwischen der eigentlichen Waferbelichtung und dem anschließenden Backvorgang verbleibende Zeitspanne noch für eine Nachbehandlung des Wafers dahingehend genutzt wird, dass etwaige, durch die eigentliche Wafer- belichtung erzeugte unerwünschte Abweichungen bestimmter Struktureigenschaften des Wafers im Wege der Nachbehandlung wenigstens teilweise kompensiert werden.
Diese Nachbehandlung kann, wie im Weiteren noch näher erläutert, beispiels- weise die Bereitstellung zusätzlicher Säuren bzw. freier Wasserstoff-Ionen oder auch eine Nachbelichtung mit von der eigentlichen Arbeitswellenlänge der Pro- jektionsbelichtungsanlage abweichender Wellenlänge umfassen.
Im Ergebnis kann so der während des eigentlichen Belichtungsprozesses auf Seiten der Beleuchtungseinrichtung sowie des Projektionsobjektivs hinsichtlich der Kontrolle sowie Stabilisierung des auf dem Wafer erzeugten Lichtfeldes zu treibende Aufwand deutlich reduziert werden, da auftretende„Fehler" nicht von vorneherein vermieden werden müssen, sondern lediglich ermittelt (z.B. ge- messen oder abgeschätzt) und dann - wie vorstehend beschrieben - im Nachhinein korrigiert werden können.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht hierbei darin, dass die bei der erfindungsgemäßen Nachbehandlung zur Korrektur von Struktureigenschaften des Wafers zu treffenden Einstellungen typischerweise auf wesentlich größerer Längenskala erfolgen können als die letztlich auf dem Wafer zu erzeugenden Strukturgrößen. Während nämlich letztere typischerweise in der Größenordnung von (10-20)nm liegen, beträgt die Längenskala typischer, durch die Beleuchtungseinrichtung und/oder das Projektionsobjektiv eingeführter Abweichungen von Struktureigenschaften größenordnungsmäßig etwa 1 mm mit der Folge, das auch die zur Messung bzw. Beeinflussung der erzeugten Fehler eingesetzten Vorrichtungen wesentlich einfacher und kostengünstiger realisiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Struktureigenschaft eine Strukturgröße der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandeln des Wafers das Verändern einer Konzentration von in dem Photoresist nach dem Belichten vorhandenen freien Wasserstoff-Ionen. Dieses Verändern der Konzentration von freien Wasserstoff-Ionen kann insbesondere das Aufbringen einer Säure oder eines Säurefängers auf den Photoresist umfassen. Des Weiteren kann das Verändern der Konzentration von freien Wasserstoff-Ionen auch eine Nachbelichtung des Photoresists mit Licht einer von einer Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage abweichenden Wellenlänge umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Nachbelichtung des Photoresists ohne Verwendung einer Maske.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Nachbehandeln des Wafers mit einer Ortsauflösung, die gröber als das Zehnfache der mittleren Strukturgröße auf dem Wafer ist. Gemäß einer Ausführungsform wird eine bei dem chemischen Entwickeln des nachbehandelten Wafers eingestellte Temperatur in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung modifiziert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft eine ortsabhängige Messung der bei Ausleuchtung der Maske durch die Beleuchtungseinrichtung erzeugten Intensitätsverteilung, eine ortsabhängige Messung von Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, eine pupillenabhängige Messung von Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, eine polarisationsabhängige Messung von Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, eine Messung der Eigenschaften der Lichtquelle und/oder die Messung der Ausleuchtung wenigstens einer Pupillenebene in der Projektionsbelichtungsanlage.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft eine Berechnung oder Modellierung der durch die Beleuchtungseinrichtung erzeugten Intensitätsverteilung am Ort der Maske, von ortsabhängigen Transmissionseigenschaften des Projektionsobjek- tivs, von pupillenabhängigen Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, von polarisationsabhängigen Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, einer Wellenfront des Polarisationsobjektivs und/oder der Ausleuchtung wenigstens einer Pupillenebene in der Projektionsbelichtungsanlage.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Struktureigenschaft eine Strukturlage der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandeln des Wafers das Durchführen eines Ätzprozesses. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandeln des Wafers ein Erwärmen des Photoresists sowie ein Bewegen der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen durch lokale Bewegung des Photoresists. Hierbei kann z.B. einem Szenario Rechnung getragen werden, in welchem die auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen grundsätzlich bereits korrekt sind, sich aber noch an falscher Position befinden. Erfindungsgemäß kann nun insbesondere eine Kraft tangential zur Waferoberfläche auf den Photoresist ausgeübt werden, wobei ein Fließen des Photoresists z.B. durch lokale (d.h. unter Einstellung eines geeigneten Temperaturprofils und/oder Temperaturgradienten erfolgende) Erwärmung oder durch lokale Veränderung der Beweglichkeit des Photoresists unterstützt werden kann. Es ist außerdem möglich, durch erfindungsgemäß erzeugte Gradienten z.B. der Temperatur eine Vorzugsrichtung zu erreichen, obwohl keine explizite externe Kraft tangential zur Waferoberfläche eingebracht wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines mikrolithographisch belichteten Wafers, wobei auf den Wafer zumindest teilweise ein Photoresist aufgebracht ist, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, eine in dem Photoresist bei einem anschließenden Backvorgang bestehende Konzentration einer die Löslichkeit des Photoresists während der Entwicklung / des Backens verändernden Substanz zu ändern. Bei dieser Substanz kann es sich insbesondere um eine Säure handeln, mit welcher Polymerketten durchgeschnitten werden, wobei die Säurekonzentration die Polymerdurchschneiderate bestimmt. Die Konzentration kann hierbei erfindungsgemäß (im Gegensatz zu weiteren für die Polymerdurchschneiderate relevanten thermodynamischen Parametern wie z.B. Temperatur) lokal mit einer geeigneten Ortsauflösung beeinflusst werden. Die Vorrichtung kann hierzu insbesondere eine Einrichtung zur ortsabhängigen
Belichtung des Wafers oder zur ortsabhängigen chemischen Behandlung des Wafers aufweisen. Durch die Vorrichtung können so Substanzen, welche Säuren erzeugen, freisetzen oder eliminieren, lichtbasiert durch Belichten mit einer ortsabhängigen Intensität aktiviert oder z.B. durch Aufsprühen oder Auftragen ortsabhängig eingebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die vorstehend beschriebene Änderung mit einer Ortswellenlänge im Bereich von δθμηι bis 5mm. Hierdurch kommt zum Ausdruck, dass die Längenskala, auf welcher die erfindungsgemäße Korrektur von Struktureigenschaften zu erfolgen hat, wesentlich größer ist als die während des eigentlichen Lithographieprozesses auf dem Wafer bzw. Resist stattfindende (im nm-Bereich liegende) Strukturierung.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandeln des Wafers das Verändern einer Konzentration von in dem Photoresist nach dem Belichten vorhandenen freien Wasserstoff-Ionen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandeln des Wafers das Durchführen eines Ätzprozesses.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandeln des Wafers ein Erwärmen des Photoresists sowie ein Bewegen der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen durch lokale Bewegung des Photoresists.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen: Figur 1 -4 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher
Ausführungsformen zur Korrektur von Strukturgrößen-Fehlern auf einem belichteten Wafer;
Figur 5-7 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher
Ausführungsformen zur Korrektur von Strukturlagen-Fehlern auf einem belichteten Wafer;
Figur 8-14 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher
Ausführungsformen zur Ermittlung von Strukturgrößen- Fehlern auf einem belichteten Wafer;
Figur 15-17 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher
Ausführungsformen zur Ermittlung von Strukturlagen-Fehlern auf einem belichteten Wafer;
Figur 18 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer alternativen Ausführungsform zur Korrektur von Strukturgrößen- Fehlern auf einem belichteten Wafer; und
Figur 19-20 schematische Darstellungen unterschiedlicher
Ausführungen einer mikrolithographischen Projektions- belichtungsanlage.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Den im Weiteren unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von Fig. 1 bis Fig. 18 beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass hinsichtlich wenigstens einer Struktureigenschaft der auf einem mikrolithographisch belichteten Wafer erzeugten Strukturen Abweichungen vom jeweiligen Sollwert zunächst auf geeignete Weise ermittelt und anschließend - im Wege einer Nachbehandlung des Wafers bzw. Photoresists - wenigstens teilweise korrigiert werden.
Dabei wird erfindungsgemäß bei der jeweiligen Vorgehensweise sowohl hinsichtlich der Ermittlung der besagten Abweichungen als auch hinsichtlich der Korrektur der ermittelten Abweichungen eine Unterscheidung hinsichtlich des Typs dieser Struktureigenschaften getroffen, nämlich zwischen (a) Strukturgröße und (b) Strukturlage.
Unter der„Strukturgröße" wird hierbei die räumliche Ausdehnung bzw. Erstre- ckung der jeweiligen auf dem Wafer erzeugten Strukturen verstanden, wobei die zugehörige Abweichung vom Sollwert auch als„CD"-Fehler (CD =„Critical Dimension") bezeichnet wird. Unter„Strukturlage" wird die räumliche Position bzw. Lage der auf dem Wafer erzeugten Strukturen verstanden, wobei die entsprechende Abweichung von der Soll-Strukturlage auch als„Overlay-Fehler" bezeichnet wird.
Im Weiteren werden zunächst mögliche Ausführungsformen der Erfindung zur Veränderung der Strukturgröße unter Bezug auf Fig. 1 bis Fig. 4 und Fig. 18 beschrieben, wohingegen Ausführungsformen zur Veränderung der Strukturla- ge unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis Fig. 7 beschrieben werden.
Des Weiteren werden Ausführungsformen zur Bestimmung der Strukturgröße unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 14 beschrieben, wohingegen Ausführungsformen zur Bestimmung der Strukturlage anhand von Fig. 15 bis Fig. 17 beschrieben werden.
Was zunächst die erfindungsgemäße Veränderung der Strukturgröße im Wege einer auf den eigentlichen Belichtungsprozess folgenden Nachbehandlung des Wafers bzw. Photoresists betrifft, so kann in einer ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 unmittelbar Einfluss auf die im Photoresist vorhandenen freien Wasserstoff-Ionen genommen werden, indem Säuren (zur Erhöhung der Konzentration an freien Wasserstoff-Ionen) und/oder Säurefänger („Base Quen- eher") (zur Verringerung der Konzentration an freien Wasserstoff-Ionen) mittels entsprechender Sprühvorrichtungen 1 1 (zur Säureaufbringung) bzw. 12 (zur Aufbringung von Säurefängern) auf den Wafer W bzw. dem Photoresist aufgesprüht werden. Mit„S" ist in Fig. 1 die Scanrichtung, mit„CS" die hierzu in der Waferebene senkrecht verlaufende Richtung („Cross-Scan-Richtung") be- zeichnet.
Die genannten Säurefänger bzw.„Base Quencher" haben dabei in für sich bekannter Weise die Eigenschaft, sich an freie Wasserstoff-Ionen irreversibel zu binden, wodurch ein schwellenwertabhängiges Verhalten des Photoresists (dahingehend, dass erst oberhalb einer bestimmten Lichtdosis freie Wasserstoff-Ionen für chemische Reaktionen zur Verfügung stehen) erreicht wird. Bei Säurefängern kann es sich insbesondere um Basen handeln, da diese Säuren unter Bildung eines Salzes binden können. Die gemäß Fig. 1 mögliche Hinzufügung sowohl von Säuren als auch von Säurefängern ermöglicht es dabei, die letztendlich bei der nachfolgenden chemischen Entwicklung für die Polymerdurchschneiderate und damit die Löslichkeit maßgebliche Anzahl an zur Verfügung stehenden freien Wasserstoff-Ionen wahlweise zu erhöhen oder zu senken. Dabei hat eine Erhöhung der Anzahl freier Wasserstoff-Ionen in einem sogenannten Positivresist während des nachfolgenden, bereits eingangs erwähnten„Backvorgangs" („Post Exposure Bake") eine Erhöhung der Rate des Auseinanderschneidens der im Photoresist vorhandenen Polymere und damit letztlich eine gesteigerte Löslichkeit des Photoresists zur Folge, wohingegen eine Verringerung der Anzahl freier Was- serstoff-lonen zum entgegengesetzten Effekt führt. Für einen sogenannten
Negativresist ist der Zusammenhang zwischen Anzahl freier Wasserstoff-Ionen und Löslichkeit des Photoresists genau umgekehrt zu dem eines Positivresists. In einer weiteren Ausführungsform kann zur Veränderung der Strukturgröße auch eine Nachbelichtung des Photoresists mit einer von der Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage abweichenden Wellenlänge durchgeführt werden. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass gebräuchliche Photoresist- Materialien in der Regel über einen größeren Wellenlängenbereich hinweg empfindlich sind, so dass auch Licht mit einer von der Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage abweichenden Wellenlänge zur Nachbelichtung verwendet werden kann. Lediglich beispielhaft ist gemäß Fig. 3 eine Anordnung von lichtemittierenden Dioden (LED's) 31 verwendbar. Die Bestrahlung des bereits belichteten Wafers W unter Verwendung solcher LED's führt wie in Fig. 2 angedeutet dazu, dass die betreffende ortsabhängige Kurve der Säurekonzentration nach oben bzw. zu höheren Werten der Säurekonzentration hin verschoben wird mit der Folge, dass - wie ein qualitativer Vergleich der Kurven„B" („vor Nachbelichtung") und „A" („nach Nachbelichtung") zeigt - aufgrund der unverändert bleibenden Lackschwelle eine Veränderung der Strukturgröße der jeweils mikrolithographisch gedruckten Struktur erreicht wird. Dabei ist zu beachten, dass gemäß dieser Ausführungsform eine Veränderung der Strukturgröße jeweils „nur in einer Richtung" (d.h. nur im Sinne einer Vergrößerung oder nur im Sinne einer Verkleinerung) - abhängig davon, ob ein Positivresist oder ein Negativresist verwendet wird - durchführbar ist. Bei diesem Ansatz ist somit vorzugsweise dafür Sorge zu tragen, dass die tatsächliche, durch die Projektionsbelichtungsanlage erzeugte Strahlungsdosis immer unterhalb der Zieldosis liegt.
Gemäß einer weiteren, nicht explizit dargestellten Ausführungsform können lichtemittierende Dioden 31 gemäß Fig. 3 mit Säurefänger abgebenden Sprühvorrichtungen 12 gemäß Fig. 1 kombiniert werden, so dass eine Veränderung der Säurekonzentration„in beide Richtungen" ermöglicht wird.
Am weitesten verbreitet sind Photoresiste der bisher beschriebenen Art, bei denen die Absorption eines Photons einer Arbeitswellenlänge genauso wie eine Absorption von einem Photon in einem gewissen von der Arbeitswellenlän- ge verschiedenen ersten Wellenlängenbereich zur Säureerzeugung führt. Aus US 2016/0048080 A1 ist bekannt, auf einem Wafer W eine Schicht, die nicht nur einen Photoresist im eigentlichen Sinne sondern weitere zu einer Reaktion auf Licht fähige Substanzen aufweist, aufzutragen.
Diese Schicht kann insbesondere Substanzen (photodestruktive Basen), die unter Belichtung Säurefänger, insbesondere also Basen freisetzen, enthalten. Diese Substanzen können insbesondere in einem zweiten Wellenlängenbereich, im dem der eigentliche Photoresist bei Belichtung keine freien Säuren abgibt, empfindlich sein.
Gemäß einer weiteren, in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform wird ein mit einer derartigen Schicht versehener Wafer W von ersten Leuchtdioden 32, welche Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich abgeben, bestrahlt, wodurch freie Säuren erzeugt werden können, und von zweiten Leuchtdioden 33, welche Strahlung aus einem zweiten Wellenlängenbereich abgeben, bestrahlt, wodurch Säurefänger erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die auf den Wafer W aufgetra- gene Schicht einen Photosensibilisatorvorläufer („photo sensitizer precursor") enthalten. Photosensibilatoren sind aus US 2016/0048080 A1 bekannt. Bei Belichtung mit Strahlung der ersten Arbeitswellenlänge wird der Photosensibilisatorvorläufer zu einem Photosensibilator („photo sensitizer") aufgespalten. Bei nachfolgender Beleuchtung mit Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs führt der Photosensibilator (aber nicht der Photosensibilisatorvorläufer) zur Erzeugung freier Säure. Die lokale Dichte erzeugter Säure ist also proportional zur Intensität der Arbeitswellenlänge multipliziert mit der Intensität im dritten Wellenlängenbereich. In einer Ausführung gemäß Fig. 3 können die Leuchtdioden 31 Strahlung eines solchen dritten Wellenlängenbereichs abgeben, so- fern die Schicht auf dem Wafer W einen Photosensibilisatorvorläufer aufweist.
Gemäß einer weiteren, in Fig. 4 schematisch angedeuteten Ausführungsform kann eine Beeinflussung der Strukturgröße auch durch Veränderung der Tem- peratur, welche beim nachträglichen Backvorgang („Post Exposure Bake") eingestellt wird, erreicht werden. Mit diesem Ansatz kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die während des nachträglichen Backvorganges durch die hierbei wirksamen freien Wasserstoff-Ionen erzielte Wirkung bzw. Polymerschneiderate temperaturabhängig ist. Gemäß Fig. 4 kann ein globaler Temperaturoffset unter Verwendung eines Ofens 45 eingestellt werden, wobei lokale Temperaturunterschiede auf dem Photoresist unter Verwendung einer Infrarot-Beleuchtungseinheit 41 einstellbar sind. Die Infrarot-Beleuchtungseinheit 41 kann insbesondere eine zweidimensionale matrixartige Anordnung aus einzelnen Infrarotquellen umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann auch eine eindimensionale Anordnung von Infrarotquellen in Verbindung mit einer die Infrarotstrahlung in einer Raumrichtung bzw. Dimension ablenkenden Vorrichtung oder auch eine im Wesentlichen punktförmige Infrarotquelle in Verbindung mit einer die Infrarotstrahl in zwei zueinander senkrechten Raum- richtungen bzw. zweidimensional ablenkenden Vorrichtung verwendet werden.
Alternativ zur Verwendung einer ein- und/oder zweidimensionalen Ablenkvorrichtung für die von einer Infrarot-Beleuchtungseinheit 41 abgegebenen Strahlung kann eine Veränderung der Auftrefforte der Strahlung auf dem Wafer W auch durch eine geeignete Bewegung des Wafers W relativ zur Infrarot- Beleuchtungseinheit erreicht werden.
Im Weiteren werden unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis Fig. 7 unterschiedliche Ausführungsformen zur Veränderung der Strukturlage (d.h. zur Behebung et- waiger Overlay-Fehler) beschrieben. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich von den vorstehend anhand von Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Maßnahmen zur Veränderung der Strukturgröße prinzipiell dadurch, dass zur Veränderung der Strukturlage grundsätzlich eine Vorzugsrichtung ausgezeichnet ist, entlang der eine Verschiebung des Schwerpunkts der jeweiligen Struktur er- folgt.
Gemäß Fig. 5 kann hierzu ein Atzprozess genutzt werden, bei welchem in für sich bekannter Weise ein schräges Auftreffen der auf die jeweilige Oberfläche gelenkten Ionen zum gezielten Wegätzen von Flanken der betreffenden Struktur (welches mit einer Verschiebung bzw. einem„Wandern" des Schwerpunkts der Struktur einhergeht) führt. Je nach gewünschter Veränderung der Strukturlage in einem Bereich des Wafers W treffen die zum Ätzen verwendeten Ionen unter einem anpassten Vorgabewinkel auf diesem Bereich auf. Gemäß Fig. 5a- c können dabei auch Bereiche eines Wafers W, welche mit voneinander verschiedenen Einfallswinkeln geätzt werden sollen, zeitlich nacheinander (d.h. zu unterschiedlichen Zeitpunkten ti , t2 bzw. t3) geätzt werden. Eine gegebenenfalls infolge des Ätzprozesses zusätzliche stattfindende Größenveränderung der Struktur kann mit Hilfe eines der zuvor anhand von Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Verfahren korrigiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann zur Veränderung der Strukturlage auch ein Erwärmen des Photoresists in Verbindung mit einer Verschiebung der darin erzeugten Strukturen durch Erzeugung definierter Kräfte erfolgen: Während durch Erwärmung des Photoresists über seine Flusstemperatur hinaus (welche z.B. in der Größenordnung von 120°C liegen kann) ein Fließen des Photoresists bewirkt wird, kann eine Asymmetrie dieses Fließens über eine parallel zur Waferoberfläche wirkende Kraft erreicht werden. Letzteres kann z.B. über eine wiederholte außeraxiale Rotation des Wafers (mit jeweils unterschiedlicher Orientierung des Wafers relativ zur Verbindungsachse „Wafer- Drehachse") erreicht werden, wie lediglich schematisch in Fig. 6a-d dargestellt ist (wobei die jeweilige Orientierung des Wafers durch die Orientierung des Buchstabens„A" angedeutet ist). Bei jeder Rotation (mit jeweils vorgegebener
Ausrichtung des Wafers zur Verbindungsachse„Wafer-Drehachse") kann eine Verschiebung der betreffenden Struktur in eine bestimmte Richtung erreicht werden, wobei das Ausmaß dieser Bewegung durch die über eine ortsabhängige Aufheizung lokal einstellbare Temperatur des Photoresists bestimmt wer- den kann. Hierzu kann wiederum eine zu Fig. 4 analoge Anordnung eingesetzt werden.
In weiteren Ausführungsformen kann eine Verschiebung der auf dem Wafer erzeugten Strukturlagen auch über eine ortsaufgelöste nachträgliche IR- Beleuchtung unter Verwendung einer zur Ausführungsform von Fig. 3 analogen Vorrichtung erfolgen, wobei die Stärke des Fließens des Photoresists hier ebenfalls ortsabhängig verändert werden kann. Zur Verschiebung einer Struk- turlage muss dieses mit dem Aufprägen einer gerichteten Kraft mit einer Komponente tangential zur Oberfläche des Wafers W kombiniert werden, z.B. entsprechend einer Ausführungsform gemäß Fig. 6.
Gemäß einer weiteren, in Fig. 7 lediglich schematisch dargestellten Ausfüh- rungsform kann eine ortsabhängige Verschiebung von Strukturlagen auch durch zeitliche Variation eines aufgeheizten Bereichs 75 des Photoresists erreicht werden, indem ein (im Beispiel linienförmiger) Bereich 75, in welchem der Photoresist erhitzt wird, über den Wafer in einer bestimmten Bewegungsrichtung 71 hinweg bewegt wird.
Wenngleich vorstehend diverse Ausführungsformen zur Realisierung der erfindungsgemäßen Nachbehandlung des Wafers zwecks Korrektur von Abweichungen von Struktureigenschaften (d.h. Strukturgröße und/oder Strukturlage) auf dem belichteten Wafer beschrieben wurden, hat im Rahmen der vorliegen- den Erfindung zeitlich zunächst die Ermittlung der betreffenden Abweichungen zu erfolgen.
Hierfür werden im Weiteren unterschiedliche Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 17 beschrieben, wobei auch hier wiederum zwischen Strukturgröße bzw. CD-Fehler und Strukturlage bzw. Overlay-Fehler unterschieden wird. Konkret werden anhand von Fig. 8 bis Fig. 14 Ausführungsformen zur Ermittlung von Abweichungen hinsichtlich der Strukturgröße beschrieben (welche dann z.B. gemäß einer der Ausführungsformen von Fig. 1 bis Fig. 4 korrigiert werden können), wohingegen anhand von Fig. 15 bis Fig. 17 Aus- führungsformen zur Bestimmung von Abweichungen der Strukturlage beschrieben werden (welche dann z.B. gemäß einer der Ausführungsformen von Fig. 5 bis Fig. 7 korrigiert werden können). Was zunächst die Ermittlung von Abweichungen hinsichtlich der Strukturgröße betrifft, so kann diese erfindungsgemäß basierend auf der Konzentration von im Photoresist bzw. auf dem Wafer erzeugten freien Wasserstoff-Ionen erfolgen. Da Korrekturverfahren für die Strukturgröße insbesondere die Anzahl frei- er Wasserstoff-Ionen verändern, kann durch Ermittlung der tatsächlichen Anzahl vorhandener Wasserstoff-Ionen die notwendige Korrektur direkt bestimmt werden, ohne das hierfür eine Strukturgröße auf dem Wafer explizit bestimmt werden müsste. Die Konzentration freier Wasserstoff-Ionen kann z.B. auf Basis einer Messung der Impedanzänderung des Photoresists bestimmt werden. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass die bei der Belichtung erzeugten freien Wasserstoff- Ionen bzw. Säuren die Impedanz des Photoresists verändern, wobei aus einer Messung dieser Impedanzänderung wiederum die lokale Säuredichte abgelei- tet werden kann. Hierzu wird auf die Publikationen C. M. Berger, J. D. Byers, und C. L. Henderson, J. Electrochem. Soc, 151, G119 2004; C. M. Berger und C. L. Henderson, J. Vac. Sei. Technol. B, 22, 1163 2004 sowie C. Berger und C. L. Henderson, Proc. SPIE, 5753, 1076 2005 verwiesen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Ermittlung der relevanten Resist- parameter (d.h. insbesondere der lokalen Säuredichte bzw. der Konzentration an freien Wasserstoff-Atomen) auch mit Hilfe von Infrarotspektroskopie erfolgen. Hier ist insbesondere ein sogenanntes Fourier-Transformations- Infrarotspektrometer (FTIR-Spektrometer) geeignet, da eine hierbei erfolgende Messung der Zeitabhängigkeit der Feldstärke messtechnisch einfacher durchführbar ist als eine Ermittlung dieser Größe als Funktion der Wellenlänge.
In weiteren Ausführungsformen kann anstelle der Messung der im Photoresist vorhandenen Konzentration an freien Wasserstoff-Ionen auch die Ursache für die Entstehung dieser Konzentration, d.h. die innerhalb der Beleuchtungseinrichtung oder des Projektionsobjektivs jeweils erzeugte Intensitätsverteilung bzw. Pupillenfüllung ermittelt werden. Hierzu kann gemäß Fig. 8 in einem für den Betrieb bei Wellenlängen im DUV- Bereich (z.B. 193nm) ausgelegten System eine Ermittlung der lokalen Beleuchtungsdosis dadurch erfolgen, dass ein vergleichsweise geringer Anteil der elektromagnetischen Strahlung mit Hilfe eines perforierten Spiegels ausgekop- pelt wird. Ein solcher Spiegel ist in Fig. 8 mit„81 " bezeichnet, wobei in Lichtausbreitungsrichtung vor bzw. nach dem perforierten Spiegel 81 lediglich vereinfacht nur jeweils eine Linse 83 bzw. 84 eingezeichnet ist. Mit„82" ist in Fig. 8 ein Energiesensor zur Messung der Energie der über den perforierten Spiegel 81 ausgekoppelten Strahlung bezeichnet. Die Verwendung eines perforier- ten Spiegels 81 hat gegenüber einem (grundsätzlich ebenfalls verwendbaren) teildurchlässigen Spiegel den Vorteil einer größeren Langzeitkonstanz des für die elektromagnetische Strahlung eingestellten Teilungsverhältnisses.
Die (zur Dosiskontrolle der Lichtquelle für sich bereits bekannte) Funktionalität des perforierten Spiegels 81 kann nun erfindungsgemäß im Sinne einer ortsaufgelösten Messung der Intensität erweitert werden, um die Ortsabhängigkeit der Ausleuchtung am Retikel berechnen zu können. Hier ist der Sensor 82 so zu gestalten, dass er zusätzlich zu Gesamtbeleuchtungsdosis, also der über den gesamten Sensor integrierten Dosis, auch eine ortsabhängige Dosis be- stimmen kann. Während die Gesamtbeleuchtungsdosis vergleichsweise schnell bestimmbar sein muss, da die Gesamtbeleuchtungsdosis zur Nachregelung der Lichtquellenleistung verwendet wird, kann die ortsaufgelöste Messung - da sie nicht zur Nachregelung der Lichtquellenleistung dient - vergleichsweise langsam (z.B. auf einer Zeitskala von 1 s oder mehr) durchgeführt werden.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung einen Aufbau, in welchem die unterschiedliche Zeitskala der beiden Messungen dahingehend genutzt wird, dass hierfür zwei getrennte Messvorrichtungen verwendet werden. Die Bestimmung der Ortsabhängigkeit der Ausleuchtung am Retikel R erfolgt mit einem Energiebzw. Intensitätssensor 96, der in geeigneten zeitlichen Abständen in den Strahlengang in der Nähe des Retikels gebracht wird. Ein zu Fig. 8 analoger perforierter Spiegel ist in Fig. 9 mit„91 " bezeichnet, wobei in Lichtausbreitungsrich- tung vor dem perforierten Spiegel 91 lediglich vereinfacht nur jeweils eine Linse 93 eingezeichnet ist und nach dem perforierten Spiegel 91 eine Linse 94, ein Umlenkspiegel 95 und eine weitere Linse 97 eingezeichnet sind. Mit„92" ist ein Energiesensor zur (ständigen und ortsunabhängigen) Messung der Energie der durch den perforierten Spiegel 91 ausgekoppelten Strahlung bezeichnet.
In weiteren Ausführungsformen kann die benötigte Information über die Ortsabhängigkeit der Retikelausleuchtung auch in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage bestimmt werden, wozu im Weite- ren Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Fig. 10 bis Fig. 12 beschrieben werden.
Grundsätzlich kann hierzu von Zeit zu Zeit eine Messung des in der Beleuchtungseinrichtung erzeugten Intensitätsprofils durchgeführt werden. Gemäß Fig. 10 können hierzu z.B. in einer in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehenen Spiegelanordnung aus einer Vielzahl von unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen 101 einzelne dieser Spiegelelemente zur Ausleuchtung geeignet positionierter Energiesensoren verwendet werden. Auf diese Weise kann insbesondere die Auswirkung von Schwankungen der Licht- quelle auf die ortsabhängige Ausleuchtung des Retikels R bestimmt werden. In weiteren Ausführungsformen kann gemäß Fig. 1 1 die Strahlung einzelner Feldfacetten 1 1 1 bzw. Pupillenfacetten 1 12 auf einen vom Retikel R beabstandeten Sensor 1 13 zur Messung der Lichtintensität gelenkt werden, um entsprechend ortsaufgelöste Intensitätsdaten zu erhalten. Dabei ist Fig. 1 1 der Zwischenfo- kus zwischen Lichtquelle und Beleuchtungseinrichtung mit„IF" bezeichnet.
Gemäß Fig. 12 kann in einer weiteren Ausführungsform ein Teil der elektromagnetischen Beleuchtungsstrahlung mit Hilfe einer für sich bekannten Einrichtung 121 , welche in einer feldnahen Ebene unabhängig voneinander in den Strahlengang selektiv einschiebbare, im Wesentlichen stabförmige Elemente aufweist, ausgekoppelt und zu einem Sensor geführt werden. Fig. 13 zeigt eine Draufsicht auf diese Einrichtung 121 , mit welcher entlang der quer zur Scanrichtung verlaufenden und mit„CS" bezeichneten Richtung eine ortsaufgelöste Intensitätsmessung realisierbar ist. In Fig. 12 sind auf das Retikel R gelenkte Strahlen mit„A1 " bzw.„A2", am Retikel R reflektierte Strahlen mit„B1 " bzw. „B2" und ein in Richtung zum (nicht eingezeichneten) Sensor ausgekoppelter Strahl mit„C1 " bezeichnet.
Fig. 14 zeigt lediglich schematisch eine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls nutzbare Anordnung zur Ermittlung von Transmissionsschwankungen im Projektionsobjektiv einer für den Betrieb im EUV-Bereich ausgelegten Pro- jektionsbelichtungsanlage. Gemäß Fig. 14 durchläuft ein Lichtstrahl das Pro- jektionsobjektiv über Spiegel 142-145 zunächst bis zu einem benachbart zum Wafer W angeordneten Gitter 146 und von diesem Gitter 146 zurück zu einem benachbart zum Retikel R angeordneten Sensor 141 . Mit diesem Sensor 141 kann die im Projektionsobjektiv stattfindende Abschwächung des Strahls gemessen werde, woraus wiederum Informationen über den Gasdruck im Projek- tionsobjektiv abgeleitet werden können.
Fig. 15 bis Fig. 17 zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen zur Ermittlung von Abweichungen der Strukturlage bzw. von Overlay-Fehlern. Wenngleich eine Bestimmung von Overlay-Fehlern grundsätzlich mit Hilfe einer direkt auf dem Wafer erfolgenden Messung möglich ist, erfolgt stattdessen in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen -im Sinne der angestrebten Vereinfachung des konstruktiven Aufwands - eine Untersuchung der Ursachen der betreffenden Strukturlagenbzw. Overlay-Fehler. Die kann wiederum konkret eine Bestimmung der Pupil- leneigenschaften, insbesondere der Telezentrie-Eigenschaften, umfassen. Zusammen mit Informationen über den aktuellen Defokus, die auf Grund der Ausmessung des Wafers vor der Belichtung sowie des Nachführen des Wafers normal zu seiner zu belichtenden Oberfläche während der Belichtung typischerweise vorliegen, können aus Pupilleneigenschaften Strukturlageeigen- schatten bestimmt werden.
Grundsätzlich kann hierzu in einem für den Betrieb im DUV-Bereich (z.B. bei Wellenlängen von etwa 193nm) ausgelegten System wiederum ein perforierter Spiegel analog zu Fig. 8 und Fig. 9 verwendet werden, wobei hier die Intensitätsinformationen nicht für eine Feldebene (also konjugiert zum Retikel), sondern für eine Pupillenebene abgeleitet werden. Des Weiteren kann in einem in Fig. 15 schematisch dargestellten Aufbau zur ortsaufgelösten Telezentriemessung Licht mit einer analog zu Fig. 13 ausgestalteten Anordnung 151 aus unabhängig voneinander in den Strahlengang selektiv einführbaren, im Wesentlichen stabförmigen Elementen ausgekoppelt werden, welche bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung kurz vor einer zur Retikelebene konjungierten Feldebene verschiebbar angeordnet sind. Mit„152" sind REMA-Blenden eines Retikelmaskierungssystems bezeichnet. Die mit „E1 " bzw.„E2" bezeichneten Strahlen gelangen gemäß Fig. 15 zu einer (nicht gezeigten) Messeinrichtung. Gemäß einer weiteren, in Fig. 16 schematisch dargestellten Ausführungsform kann auch in einer für Wellenlängen im DUV-Bereich ausgelegten Projektions- belichtungsanlage Licht über eine Streuscheibe 161 , welche sich nahe einer Pupillenebene PP bzw. einem dort angeordneten felddefinierenden Element 162 befindet, zu einem kamerabasierten Sensor (nicht dargestellt) zur Pupil- lenmessung gelenkt werden, um eine (hier nicht ortsaufgelöste) Telezentriebe- stimmung zu realisieren. Alternativ zur Verwendung einer Streuscheibe kann auch der Reflex des Beleuchtungslichts an einer in der Nähe einer Pupillenebene PP angeordneten optischen Komponente genutzt werden. Fig. 17 zeigt lediglich schematisch eine Ausführungsform in einer Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelich- tungsanlage, wobei hier der Zwischenfokus mit„IF", ein Feldfacettenspiegel mit „171 " und ein Pupillenfacettenspiegel mit„172" bezeichnet ist. Die elektromagnetische Strahlung bewirkt einen signifikanten Wärmeeintrag in den Pupillenfa- cettenspiegel 172, was wiederum unter Verwendung einer Wärmebildkamera
173 beobachtet bzw. erfasst werden kann. In alternativen Ausführungsformen kann auch die durch eine Kühlvorrichtung abgeführte Wärmemenge ausgewertet werden. Durch Vergleich der an unterschiedlichen Orten auf dem Pupillen- facettenspiegel 172 abgelenkten Strahlung bzw. abgeführten Wärmemenge kann der Ort des Schwerpunkts des Wärmeeintrags auf den Pupillenfacetten- spiegel 172 und damit der Schwerpunkt der Beleuchtungspupille bzw. die Größe der Telezentrie der Beleuchtungspupille ermittelt werden.
Fig. 19 und 20 zeigen schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Fig. 19 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 100, in welcher die Erfindung beispielsweise realisierbar ist.
Gemäß Fig. 19 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 100 einen Feldfacettenspiegel 103 und einen Pupillenfacet- tenspiegel 104 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 103 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche im Beispiel eine EUV-Lichtquelle (Plasmalichtquelle) 101 und einen Kollektorspiegel 102 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 104 sind ein erster Teleskopspiegel 105 und ein zweiter Teleskopspiegel 106 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenk- spiegel 107 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 121 -126 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 131 auf einem Maskentisch 130 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer licht- empfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 141 auf einem
Wafertisch 140 befindet.
Fig. 20 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren möglichen Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 200, welche für den Betrieb bei Wellenlängen im DUV-Bereich (z.B. ca. 193nm) ausgelegt ist und ebenfalls eine Beleuchtungseinrichtung 201 und ein Projektionsobjektiv 208 aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung 201 umfasst eine Lichtquelle 202 und eine in stark vereinfachter weise durch Linsen 203, 204 und eine Blende 205 symbolisierte Beleuchtungsoptik. Die Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsan- lage 200 beträgt in dem gezeigten Beispiel 193 nm bei Verwendung eines ArF- Excimerlasers als Lichtquelle 202. Die Arbeitswellenlänge kann jedoch beispielsweise auch 248 nm bei Verwendung eines KrF-Excimerlasers oder 157 nm bei Verwendung eines F2-Lasers als Lichtquelle 202 betragen. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 201 und dem Projektionsobjektiv 208 ist eine Maske 207 in der Objektebene OP des Projektionsobjektivs 208 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 206 im Strahlengang gehalten wird. Die Maske 207 weist eine Struktur im Mikrometer- bis Nanometer-Bereich auf, die mittels des Projektionsobjektives 208 beispielsweise um den Faktor 4 oder 5 verkleinert auf eine Bildebene IP des Projektionsobjektivs 208 abgebildet wird. Das Projektionsobjektiv 208 umfasst eine ebenfalls lediglich in stark vereinfachter Weise durch Linsen 209 bis 212 symbolisierte Linsenanordnung, durch die eine optische Achse OA definiert wird. In der Bildebene IP des Projektionsobjektivs 208 wird ein durch einen Substrathalter 218 positioniertes und mit einer lichtempfindlichen Schicht 215 versehenes Substrat 216, bzw. ein Wafer, gehalten. Zwischen dem bildebenenseitig letzten optischen Element 220 des Pro- jektionsobjektivs 208 und der lichtempfindlichen Schicht 215 befindet sich ein Immersionsmedium 250, bei dem es sich beispielsweise um deionisiertes Wasser handeln kann.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten:
• Bereitstellen eines Wafers, auf den zumindest teilweise ein Photore- sist aufgebracht ist;
• Bereitstellen einer Maske, die abzubildende Strukturen aufweist;
• Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist;
• Belichten des Photoresists durch Projizieren wenigstens eines Teils der Maske auf einen Bereich des Photoresists mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage;
• Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen von einer vorgegebenen Soll-Struktureigenschaft, wobei dieses Ermitteln durch Bestimmen wenigstens einer Eigenschaft eines Lichtfeldes, welches zur Belichtung des auf den Wafer aufgebrachten Photoresists verwendet wird, erfolgt;
• Nachbehandeln des Wafers auf Basis der ermittelten Abweichung; und
• Chemisches Entwickeln des nachbehandelten Wafers.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Struktureigenschaft eine Strukturgröße der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachbehandeln des Wafers das Verändern einer Konzentration von in dem Photoresist nach dem Belichten vorhandenen freien Wasserstoff- Ionen umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verändern der Konzentration von freien Wasserstoff-Ionen das Aufbringen einer Säure oder eines Säurefängers auf den Photoresist umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verändern der Konzentration von freien Wasserstoff-Ionen eine Nachbelichtung des Photoresists mit Licht einer von einer Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage abweichenden Wellenlänge umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbelichtung des Photoresists ohne Verwendung einer Maske erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachbehandeln des Wafers mit einer Ortsauflösung erfolgt, die gröber als das Zehnfache der mittleren Strukturgröße auf dem Wafer ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bei dem chemischen Entwickeln des nachbehandelten Wafers eingestellte Temperatur in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung modifiziert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft eine ortsabhängige Messung der bei Ausleuchtung der Maske durch die Beleuchtungseinrichtung erzeugten Intensitätsverteilung, eine ortsabhängige Messung von Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, eine pupillenabhängige Messung von Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, eine polarisationsabhängige Messung von Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, eine Messung der Eigenschaften der Lichtquelle und/oder die Messung der Ausleuch- tung wenigstens einer Pupillenebene in der Projektionsbelichtungsanlage umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln einer Abweichung wenigstens einer Struktureigenschaft eine Berechnung oder Modellierung der durch die Beleuchtungseinrichtung erzeugten Intensitätsverteilung am Ort der Maske, von ortsabhängigen Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, von pupillenabhängigen Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, von polarisationsabhängigen Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs, einer Wellenfront des Polarisationsobjektivs und/oder der Ausleuchtung wenigstens einer Pupillenebene in der Projektionsbelichtungsanlage umfasst.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Struktureigenschaft eine Strukturlage der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen umfasst.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachbehandeln des Wafers das Durchführen eines Ätzprozesses umfasst.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachbehandeln des Wafers ein Erwärmen des Pho- toresists sowie ein Bewegen der auf dem belichteten Wafer erzeugten Strukturen durch lokale Bewegung des Photoresists umfasst.
14. Vorrichtung zur Nachbehandlung eines mikrolithographisch belichteten Wafers, wobei auf den Wafer zumindest teilweise ein Photoresist aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, eine in dem Photoresist bei einem anschließenden Backvorgang bestehende Konzentration einer die Löslichkeit des Photoresists während der Belichtung verändernden Substanz zu ändern. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese Änderung mit einer Ortswellenlänge im Bereich von δθμηι bis 5mm erfolgt.
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