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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
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Stand der Technik
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Mikrolithographie
wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise
integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess
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) projiziert, um die Maskenstruktur auf
die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Zur
Optimierung des Abbildungskontrastes ist es bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung
gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen in der Retikelebene
einzustellen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass sich die
in der Waferebene ergebende Intensitätsverteilung in unerwünschter
Weise abhängig von der in der Beleuchtungseinrichtung eingestellten,
d. h. in der Objektebene des Projektionsobjektivs erhaltenen, Polarisationsverteilung ändert.
Verantwortlich hierfür ist der Umstand, dass die Transmis sionseigenschaften
des Projektionsobjektivs polarisationsabhängig sind. Dieser
bekannte Effekt der polarisationsabhängigen Transmission
wird auch als Transmissionsaufspaltung oder „Diattenuation"
bezeichnet. Dieser Effekt wird durch die polarisationsabhängige
Transmission von auf den Linsen vorgesehenen Anti-Reflex-Schichten
(AR-Schichten) sowie auf etwaigen Spiegeln vorhandenen hochreflektierenden
Schichten (HR-Schichten) im Projektionsobjektiv verursacht. So ist
bekanntermaßen für eine AR-Schicht Tp größer
als Ts, wobei TP den
Transmissionsgrad für die p-Komponente mit Schwingungsrichtung
des elektrischen Feldstärkevektors parallel zur Einfallsebene
und Ts den Transmissionsgrad für
die s-Komponente mit Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors senkrecht
zur Einfallsebene bezeichnen.
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Zur
Veranschaulichung dieses Problems zeigen 15a–c
in schematischer Darstellung den jeweils in der Waferebene eines
Projektionsobjektivs 5 erhaltenen, ortsabhängigen
Verlauf der gescannten Intensität (Kurven A2,
B2 und C2) in Abhängigkeit
von der in der Retikelebene bzw. der Objektebene des Projektionsobjektivs 5 eingestellten
Polarisationsverteilung. Dabei wird hier in sämtlichen
drei Fällen von einer homogenen Intensitätsverteilung
in der Retikelebene ausgegangen (Kurven A1,
B1 und C1), wobei
jedoch gemäß 15a in
der Retikelebene unpolarisiertes Licht, gemäß 15b in der Retikelebene eine radiale Polarisationsverteilung
polarisiertes Licht und gemäß 15c in
der Retikelebene eine tangentiale Polarisationsverteilung eingestellt
wird. Unter „tangentialer Polarisation" wird eine Polarisationsverteilung
verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren
der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht
zum auf die optische Achse gerichteten Radius orientiert sind. Hingegen
wird unter „radialer Polarisation" eine Polarisationsverteilung
verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren
der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd
radial zur optischen Achse orientiert sind.
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Ein
Vergleich der Kurven A2, B2 und
C2 von 15a, 15b und 15c zeigt,
dass sich trotz der jeweils in der Retikelebene vorliegenden homogenen
Intensitätsverteilung nur für den unpolarisierten
Beleuchtungsmodus von 15a auch in
der Waferebene eine homogene Intensitätsverteilung ergibt,
wohingegen die polarisationsabhängige Transmission des
Projektionsobjektivs 5 gemäß 15b und 15c zu
jeweils in der Waferebene örtlich variierenden sowie auch
voneinander verschiedenen Intensitätsverteilungen führt.
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Sowohl
für die Beleuchtungseinrichtung als auch für das
Projektionsobjektiv sind diverse Ansätze bekannt, um die
Intensitätsverteilung bzw. den Polarisationszustand zu
beeinflussen bzw. vorhandene Störungen zu kompensieren.
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WO 2005/031467 A2 offenbart
in einer Projektionsbelichtungsanlage die Beeinflussung der Polarisationsverteilung
mittels einer oder mehrerer Polarisationsmanipulatorvorrichtungen,
welche auch an mehreren Positionen angeordnet sowie als in den Strahlengang
einführbare, polarisationsbeeinflussende optische Elemente
ausgebildet sein können, wobei die Wirkung dieser polarisationsbeeinflussenden
Elemente durch Änderung der Position, z. B. Rotation, Dezentrierung
oder Verkippung der Elemente variiert werden kann, um auf diese
Weise z. B. eine Störung der Polarisationsverteilung in
Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv über den
Strahlbündelquerschnitt zu kompensieren oder auch die Ausgangspolarisationsverteilung
der Beleuchtungseinrichtung in definierter Weise einzustellen.
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Aus
US 6,774,984 B2 ist
es u. a. bekannt, einen in der Beleuchtungseinrichtung eingesetzten
Radialpolarisator mit einem im Projektionsobjektiv eingesetzten
optischen Rotator zu kombinieren, wobei letzterer das radial polarisierte
Licht in tangential polarisiertes Licht umwandelt.
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Aus
US 2005/0152046 A1 ist
es u. a. bekannt, etwa innerhalb der Beleuchtungseinrichtung ein
oder mehrere reflektierende Flächen so anzuordnen, dass
deren Einfluss auf den Polarisationszustand entweder minimiert oder
zur Kompensation einer bei anderen optischen Komponenten auftretenden
Polarisationsabhängigkeit maximiert wird.
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Aus
WO 2005/050325 A1 ist
es u. a. bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung eine Polarisationsumwandlungseinrichtung
anzuordnen, um eine definierte, an die im Projektionsobjektiv gewünschte
Polarisationsverteilung angepasste Polarisationsverteilung bei Austritt
aus der Beleuchtungseinrichtung einzustellen.
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Aus
WO 2006/077849 A1 ist
es u. a. bekannt, in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung oder
in deren Nähe ein optisches Element zur Umwandlung des
Polarisationszustandes anzuordnen, welches eine Mehrzahl variabler
optischer Rotatorelemente aufweist, durch welche die Polarisationsrichtung
von auftreffendem, linear polarisiertem Licht mit einem variabel
einstellbaren Rotationswinkel gedreht werden kann und welche jeweils
aus zwei relativ zueinander beweglichen, den Polarisationszustand
drehenden Ablenkprismen ausgebildet sind. Der durch diese Rotatorelemente
bereitgestellte variable Rotationswinkel bzw. Polarisationszustand
wird z. B. auch gemäß dem von einer Einrichtung
zur Messung des Polarisationszustandes gelieferten Messergebnis
eingestellt, um etwa zwei Systeme aneinander anzupassen.
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Aus
US 7,027,235 52 ist es
u. a. bekannt, als Kompensationseinheit zum Ausgleich der polarisationsabhängigen
Reflexion von Ablenkspiegeln eine gekippt zur optischen Achse angeordnete
und geeignet beschichtete transmissive Platte z. B. im REMA-Objektiv
der Beleuchtungseinrichtung anzuordnen.
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Aus
US 6,466,303 B1 ist
es u. a. bekannt, in einer Projektionsbelichtungsanlage das Retikel
teilweise polarisiert zu beleuchten, um in Verbindung mit der Wirkung
von im Projektionsobjektiv nachfolgenden Spiegel eine unpolarisierte
Lichtverteilung in der Waferebene zu erzielen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen,
bei welcher eine unerwünschte Änderung der in
der Waferebene erhaltenen Intensitätsverteilung abhängig
von der in der Beleuchtungseinrichtung eingestellten Polarisationsverteilung
minimiert wird.
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Eine
mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung
und ein Projektionsobjektiv auf,
- – wobei
die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage
eine Objektebene des Projektionsobjektivs beleuchtet und das Projektionsobjektiv
diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet; und
- – wobei in der Beleuchtungseinrichtung eine polarisationsabhängige
Transmission derart eingestellt wird, dass sich für wenigstens
eine Polarisationsverteilung des auf die Objektebene auftreffenden
Lichtes eine inhomogene Intensitätsverteilung in der Objektebene
ergibt, wobei diese inhomogene
- – Intensitätsverteilung aufgrund polarisationsabhängiger
Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs eine homogene
Intensitätsverteilung in der Bildebene ergibt.
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Im
Sinne der vorliegenden Anmeldung wird die Intensitätsverteilung
in der Bildebene als homogen angesehen, sofern sich für
den sogenannten PV-Wert („Peak-to-Value”-Wert)
der gescannten Intensität in der Bildebene ein Wert von
weniger als 4% ergibt. Vorzugsweise beträgt der PV-Wert
weniger als 2%, weiter bevorzugt weniger als 0.5%. Der PV-Wert einer
Intensitätsverteilung ist definiert als die Differenz zwischen
maximaler und minimaler Intensität (PV = Imax – Imin). Ein PV-Wert von PV = 4% entspricht
einem Wert der „Uniformity" (Uniformität, Gleichmäßigkeit)
von U = 2%, wobei die „Uniformity" U definiert ist als
U = (Imax – Imin)/(Imax + Imin) und wobei
vorausgesetzt wird, dass Intensitätsmaximum und Intensitätsminimum
nach Normierung symmetrisch zum Wert Eins (bzw. 100%) liegen.
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Die
erfindungsgemäß erfolgende Einstellung einer homogenen
Intensitätsverteilung in der Bildebene sowie auch die vorstehenden
Werte des PV-Wertes bzw. der „Uniformity" zur Charakterisierung
der in der Bildebene eingestellten Homogenität der Intensitätsverteilung
beziehen sich jeweils auf das Verhalten der Projektionsbelichtungsanlage
ohne in die Projektionsbelichtungsanlage eingebautes Retikel.
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Gemäß einem
anderen Ansatz betrifft die Erfindung eine mikrolithographische
Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und
einem Projektionsobjektiv,
- – wobei
die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage
eine Objektebene des Projektionsobjektivs beleuchtet und das Projektionsobjektiv
diese Objektebene auf eine Bildebene abbildet; und
- – wobei wenigstens ein Korrekturelement vorgesehen
ist, welches eine polarisationssensitive Transmissionscharakteristik
aufweist und eine polarisationsabhängige Transmission derart
einstellt, dass für wenigstens eine Polarisationsverteilung
des auf die Objektebene auftreffenden Lichtes eine ohne das Korrekturelement
vorhandene Störung der in der Bildebene erhaltenen Intensitätsverteilung
wenigstens teilweise korrigiert wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, in einer Projektionsbelichtungsanlage
den Effekt einer vorhandenen, unerwünschten Charakteristik
bzw. Störung der Polarisationseigenschaften auf das im Photoresist
erhaltene Abbildungsergebnis, also das Vorliegen polarisationsbedingter
Intensitätsfehler, durch einen geeigneten Vorhalt, der
insbesondere mittels eines oder mehrerer Korrekturelemente eingestellt
werden kann, die ihrerseits einen definierten Intensitätsverlauf
einstellen, zu korrigieren. Insbesondere kann gemäß der
Erfindung die Intensitätsverteilung in der Retikelebene
gezielt „verstimmt" werden, um in der Bildebene (d. h.
auf dem mit Photoresist beschichteten Wafer) eine homogene Intensitätsverteilung
zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet insbesondere das Konzept, Beleuchtungseinrichtung
und Projektionsobjektiv hinsichtlich jeweils vorhandener, polarisationssensitiver
optischer Elemente und der durch diese bewirkten Transmissionsaufspaltung
nicht voneinander separat, sondern als miteinander eine Einheit
bildend zu betrachten. Anstatt also etwa eine separate bzw. unabhängige
Kompensation der polarisationsabhängigen Transmissionseigenschaften
(„Diattenuation", Transmissionsaufspaltung) in der Beleuchtungseinrichtung
vorzunehmen und in der Retikelebene für ein bestimmtes
Beleuchtungssetting bzw. eine bestimmte Polarisationsverteilung
eine homogene Intensitätsverteilung einzustel len, wird
gezielt durch die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen
Elemente der Beleuchtungseinrichtung eine inhomogene Intensitätsverteilung
in der Objektebene des Projektionsobjektivs erzeugt. Diese inhomogene
Intensitätsverteilung wird dann erst durch die hinzutretende
Transmissionsaufspaltung im Projektionsobjektiv zu der – letztlich
relevanten – homogenen Intensitätsverteilung in
der Bildebene des Projektionsobjektivs. Dabei wird gegebenenfalls
auch ein gewisser Intensitätsverlust in Kauf genommen,
da die Optimierung auf die o. g. polarisationsabhängige
Transmissionscharakteristik und nicht auf maximale Transmission
erfolgt.
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Der
Umstand, dass sich im System eines oder mehrere auf den Polarisationszustand
abgestimmte Elemente (bzw. Korrekturelemente zur Korrektur einer
polarisationsabhängigen Störung der Intensitätsverteilung)
befinden, führt dazu, dass grundsätzlich auch
kürzere Schaltzeiten realisiert werden können,
da ein verbleibender, durch eine Einrichtung zur Änderung
einer Feldvariation der Intensität gegebenenfalls noch
bereitzustellender Korrekturhub reduziert wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung weisen die Beleuchtungseinrichtung
und das Projektionsobjektiv jeweils wenigstens ein polarisationssensitives
optisches Element mit polarisationsabhängiger Transmissions-
und/oder Reflexionscharakteristik auf, wobei die Gesamtheit der
polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung
und die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente
des Projektionsobjektivs zueinander inverse Transmissionsaufspaltungen
aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung weisen die Beleuchtungseinrichtung
und das Projektionsobjektiv jeweils wenigstens ein polarisationssensitives
optisches Element mit polarisations abhängiger Transmissions-
und/oder Reflexionscharakteristik auf, wobei die Gesamtheit der
polarisationssensitiven optischen Elemente der Beleuchtungseinrichtung
und die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente
des Projektionsobjektivs miteinander übereinstimmende Transmissionsaufspaltungen
aufweisen. Dabei ist vorzugsweise zwischen Beleuchtungseinrichtung
und Projektionsobjektiv ein optisches Element angeordnet, welches
eine effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem,
linear polarisiertem Licht um 90° ± 3° bewirkt.
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Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes
besteht darin, dass nach erfolgter Abstimmung von Beleuchtungseinrichtung
und Projektionsobjektiv aufeinander bei einem nachfolgenden Wechsel des
Beleuchtungssettings bzw. der Polarisationsverteilung in der Beleuchtungseinrichtung
etwa von radialer Polarisation zu tangentialer Polarisation die
erwünschte, homogene Intensitätsverteilung in
der Waferebene ohne zusätzliche zu treffende Maßnahmen
bzw. Manipulationen automatisch erhalten bleibt, da die Gegenläufigkeit
der Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen Elemente der
Beleuchtungseinrichtung einerseits und der Gesamtheit der polarisationssensitiven
optischen Elemente des Projektionsobjektivs andererseits hinsichtlich
der Transmissionsaufspaltung weiterhin gegeben bleibt.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine
optische Achse und ein Korrekturelement mit wenigstens einer zu
dieser optischen Achse gekippt angeordneten Planplatte auf. Vorzugsweise
besitzt die Planplatte eine vom Polarisationszustand und vom Einfallswinkel
der hindurchtretenden Strahlung abhängige Transmissionscharakteristik.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage
ein in der Bildebene angeordnetes Substrat in einer vorbestimmten
Scanrichtung relativ zu dem Projektionsobjektiv bewegbar, wobei
eine Drehachse, um welche die wenigstens eine Planplatte zur optischen
Achse gekippt ist, parallel zu dieser Scanrichtung verläuft.
Mittels einer derart gekippten Planplatte kann ein polarisationsinduzierter,
linear ortsabhängiger Verlauf der Intensität in
der Waferebene korrigiert werden, wie er insbesondere bei Verwendung
polarisierter Beleuchtungssettings in der Beleuchtungseinrichtung
auftritt.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist die Planplatte eine dielektrische
Beschichtung auf, mittels der unter Beibehaltung der gewünschten
Abhängigkeit der Transmissionscharakteristik der Planplatte
von Polarisation und Einfallswinkel des hindurchtretenden Lichtes
die effektiven Transmissionsverluste durch geeignete Einstellung
des Transmissionsverhaltens für s- und p-polarisiertes
Licht minimiert werden können.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist das Korrekturelement eine Mehrzahl
von Planplatten auf. Vorzugsweise sind diese Planplatten in ihrem
Kippwinkel zur optischen Achse unabhängig voneinander einstellbar.
Eine solche Anordnung ist u. a. wegen des in der Regel begrenzten
Bauraums vorteilhaft, da infolge der kompakten Ausbildung der einzelnen
Planplatten relativ große Stellwinkel einstellbar sind,
ohne dass hierzu ein großer Bauraum für das Korrekturelement
in Lichtausbreitungsrichtung bzw. entlang der optischen Achse erforderlich
ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform erfolgt die Abstimmung der polarisationssensitiven
optischen Elemente von Beleuchtungseinrichtung einerseits und Projektionsobjektiv
andererseits unter Einbeziehung der lichtempfindlichen Schicht (d.
h. des Photoresists), mit welchem das in der Bildebene des Projektionsobjektivs
angeordnete Substrat beschichtet wird. Dieser Photoresist führt
zwar hin sichtlich einer bereits homogen eingestellten Intensitätsverteilung
im Falle einer ebenfalls homogenen Polarisationsverteilung im Wesentlichen
nur einen Offset und keine Feldabhängigkeit ein. Jedoch
kann im Falle einer örtlich variierenden Polarisationsverteilung
des auf den Photoresist auftreffenden Lichtes das – gemäß den
Fresnelschen Formeln polarisationsabhängige – Reflexionsverhalten
des Photoresists einen feldabhängigen Beitrag des Photoresists
zur Transmissionsverteilung und damit eine örtliche Variation
der durch das Licht in dem Photoresist hervorgerufenen Reaktionen
liefern.
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Die
Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Wirkung des
Photoresists kann dabei beispielsweise so erfolgen, dass der zur
Bestimmung der Homogenität der Intensitätsverteilung
in der Waferebene verwendete Sensor, welcher auch als „Spot-Sensor"
bezeichnet wird und eine Lichteintrittsöffnung (= „Pinhole"), einen
UV-Konverter zur Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht und
eine Photodiode zur Aufnahme des sichtbaren Lichtes aufweist, bereits
von vornherein so ausgelegt wird, dass er eine polarisationsabhängige Transmission
des Photoresists („Diattenuation”) simuliert,
was z. B. durch geeignete Auslegung von in diesem Sensor vorhandenen
dielektrischen Elementen, z. B. in der Photodiode oder der Glasplatte
des UV-Konverters, realisiert werden kann. Bei Einstellung der Intensitätsverteilung
gemäß dem Signal eines solchen, den Photoresist
simulierenden Spot-Sensors weist somit unter Einbeziehung der im
Photoresist auftretenden Effekte das zur Abbildung beitragende Licht
eine homogene Intensitätsverteilung auf.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung wenigstens
einen mit einer HR-Schicht versehenen Ablenkspiegel auf. Dieser
Ablenkspiegel ist vorzugsweise zumindest in unmittelbarer Nähe
einer Pupillenebene angeordnet. In diesem Falle entsprechen unterschiedliche
Winkel auf dem Ablenkspiegel unterschiedlichen Orten in einer Feldebene,
d. h. insbesondere der Retikelebene. Eine Winkelabhängigkeit
der Reflektivität des Ablenkspiegels kann somit in eine
gewünschte Feldabhängigkeit transformiert werden,
um auf diese Weise einen geeigneten Vorhalt für die Feldabhängigkeit
des Projektionsobjektivs zu schaffen.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine
optische Achse auf und beleuchtet ein rechteckförmiges
Retikelfeld in der Objektebene des Projektionsobjektivs, wobei die
Längsachse dieses rechteckförmigen Retikelfeldes
senkrecht zu einer Drehachse angeordnet ist, um welche der Ablenkspiegel
relativ zur optischen Achse gekippt ist. Diese Anordnung besitzt
den Vorteil einer stärkeren Abstimmbarkeit an die Transmissionseigenschaften
des Projektionsobjektivs infolge einer größeren
Variation des Einfallswinkels des vom Ablenkspiegel reflektierten
Lichtes, so dass das die HR-Schicht des Ablenkspiegels gewählte
Schichtdesign auch eine vergleichsweise geringe Komplexität
aufweisen kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist wenigstens eine Linse in der Beleuchtungseinrichtung
und/oder dem Projektionsobjektiv mit einer antireflektierenden Beschichtung
(AR-Schicht) versehen, für welche Ts größer
als T ist, wobei TP den Transmissionsgrad
für die p-Komponente und Ts den
Transmissionsgrad für die s-Komponente von auf diese Beschichtung
auftreffendem Licht bezeichnet. Wenn die betreffende Linse mit der vom üblichen
Verhalten einer AR-Schicht abweichenden Transmissionsaufspaltung
beispielsweise in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, kann
auf diese Weise etwa eine Kompensation der Transmissionsaufspaltung
einer im Projektionsobjektiv vorgesehenen Linse, die mit einer AR-Schicht mit üblicher
Transmissionsaufspaltung (d. h. mit Ts kleiner
als TP) erzielt werden, und umgekehrt.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1a–c schematische Darstellungen
von jeweils in der Retikelebene einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
eingestellten bzw. in der Waferebene erhaltenen örtlichen
Intensitätsverläufen für unterschiedliche
Polarisationsverteilungen zur Erläuterung des allgemeinen
Konzeptes der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung;
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3 ein
Diagramm, welches eine typische, gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung eingestellte Einfallswinkelabhängigkeit
der Reflektivität des in der Beleuchtungseinrichtung von 2 vorhandenen
Ablenkspiegels zeigt;
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4 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung der relativen
Anordnung von Ablenkspiegel und Reti kelfeld bei der Beleuchtungseinrichtung
von 2 gemäß einer ersten Ausführungsform;
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5 ein
Diagramm, welches für eine weitere bevorzugte Ausführungsform
eine typische Einfallswinkelabhängigkeit der Reflektivität
des in der Beleuchtungseinrichtung von 2 vorhandenen
Ablenkspiegels zeigt;
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6 eine
schematische Darstellung der relativen Anordnung von Ablenkspiegel
und Retikelfeld gemäß der Ausführungsform
von 5;
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7 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung
zur Erläuterung eines weiteren Ansatzes zur Realisierung
der vorliegenden Erfindung;
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8–11 schematische Darstellungen zur Erläuterung
der Wirkung eines gemäß einem weiteren Ansatz
der vorliegenden Erfindung in der Beleuchtungseinrichtung eingesetzten
Korrekturelements zur Korrektur eines polarisationsinduzierten,
unerwünschten Verlaufs in der Intensitätsverteilung;
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12a–b eine schematische Darstellung
eines erfindungsgemäßen Korrekturelements gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform;
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13 eine
Anordnung zur Änderung einer Feldvariation der Intensität
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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14 eine
beispielhafte Anordnung eines erfindungsgemäßen
Korrekturelements in einer Beleuchtungseinrichtung; und
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15a–c und 16a–c
schematische Darstellungen von in der Retikel- ebene bzw. in der
Waferebene einer mikrolitho graphischen Projektionsbelichtungsanlage
vorhandenen, ortsabhängigen Intensitätsverläufen
für unterschiedliche Polarisationsverteilungen gemäß dem
Stand der Technik.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Weiteren wird zunächst das erfindungsgemäße
Konzept unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von 1a–c erläutert.
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In 1a–c, in denen jeweils eine Beleuchtungseinrichtung 10 und
ein Projektionsobjektiv 20 einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage schematisch angedeutet sind, ist jeweils
der ortsabhängige Intensitätsverlauf in der Retikelebene
bzw. der Objektebene des Projektionsobjektivs 20 (Kurven
D1, E1 und F1) sowie der sich in der Waferebene bzw.
der Bildebene des Projektionsobjektivs 20 ergebende ortsabhängige
Verlauf der gescannten Intensität (Kurven D2,
E2 und F2) schematisch
dargestellt. Dabei unterscheiden sich 1a–c
zunächst insbesondere durch die in der Retikelebene vorhandene
Polarisationsverteilung, wobei konkret gemäß 1a in der Retikelebene unpolarisiertes
Licht, gemäß 1b in
der Retikelebene radial polarisiertes Licht und gemäß 1c in der Retikelebene tangential polarisiertes
Licht vorliegt.
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Des
Weiteren unterscheiden sich die in 1a, 1b bzw. 1c in
der Retikelebene eingestellten Intensitätsverteilungen,
da nämlich nur für den Fall der unpolarisierten
Beleuchtung (1a) eine homogene Intensitätsverteilung
in der Retikelebene eingestellt wird (Kurve D1).
Hingegen ist die Beleuchtungseinrichtung 10 so ausgelegt,
dass sich für die vom unpolarisierten Zustand verschiedenen
Polarisationsverteilungen in der Retikelebene Intensitätsverläufe
ergeben, welche ortsabhängig über die Retikelebene
variieren (Kurven E1 bzw. F1).
Diese örtliche Variation der Intensitätsverteilung
wird durch die Gesamtheit der polarisationssensitiven optischen
Elemente in der Beleuchtungseinrichtung 10, d. h. insbesondere
die auf den Linsen vorhandenen AR-Schichten sowie auf den Spiegeln
vorhandenen HR-Schichten, verursacht.
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Das
Projektionsobjektiv 20 enthält ebenfalls polarisationssensitive
optische Elemente insbesondere in Form von AR- und/oder HR-Schichten,
welche den sich in der Waferebene des Projektionsobjektivs 20 ergebenden,
ortsabhängigen Intensitätsverlauf bestimmen.
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Wie
aus 1b und 1c jeweils
ersichtlich ist, ist die in der Waferebene erhaltene Intensitätsverteilung
jeweils homogen (Kurven E2 bzw. F2). Dies wird dadurch erreicht, dass die
polarisationsabhängigen Transmissionseigenschaften hinsichtlich
der örtlichen Variation der Intensität in der
Retikelebene bzw. der Waferebene für die Beleuchtungseinrichtung
einerseits und das Projektionsobjektiv andererseits gerade gegenläufig
sind, sich also gegenseitig aufheben. Dies wird gemäß der
vorliegenden Erfindung durch geeignete Abstimmung der polarisationssensitiven
optischen Elemente (insbesondere AR-Schichten bzw. HR-Schichten)
in der Beleuchtungseinrichtung auf die Gesamtheit der polarisationssen sitiven
optischen Elemente im Projektionsobjektiv erzielt, wie im Weiteren
näher erläutert wird.
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2 zeigt – in
vereinfachter Darstellung des bekannten Aufbaus einer Beleuchtungseinrichtung – eine
Lichtquelle 210, ein Zoom-Axikon-System 220 und
einen Lichtintegratorstab 230, hinter welchem sich eine
Feldebene mit einem (nicht dargestellten) Retikel-Maskierungssystem
(REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung
nachfolgendes REMA-Objektiv 240 auf eine in der Retikelebene
angeordnete Maske (Retikel) 250 abgebildet wird. Bestandteil
des REMA-Objektivs 240 ist insbesondere in Ablenkspiegel 245,
welcher mit einer polarisationssensitiven HR-Schicht versehen ist.
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Wie
in 4 schematisch angedeutet ist, verläuft
gemäß diesem Ausführungsbeispiel die
Längsachse des rechteckförmigen Retikelfeldes
F (x-Richtung) parallel zur Drehachse, um welche der Ablenkspiegel 245 relativ
zur optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung gedreht bzw. gekippt
ist. Die Scanrichtung verläuft hier senkrecht zur Längsachse
des rechteckförmigen Retikelfeldes F, d. h. in y-Richtung.
Dabei sind in 4 zur Vereinfachung die Linsen
vor und nach dem Ablenkspiegel 245 weggelassen, da hier
nur die Relativstellung von Ablenkspiegel 245 zu Retikelfeld
F betrachtet werden soll.
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Ein
beispielhafter Verlauf der sich auf dem Ablenkspiegel 245 ergebenden
Reflektivität als Funktion des Einfallswinkels α in
x-Richtung ist in 3 dargestellt. Dabei bezeichnet
Rs die Reflektivität für
s-polarisiertes Licht, und Rp bezeichnet
die Reflektivität für p-polarisiertes Licht. Rs und Rp zeigen im
Abhängigkeit vom Einfallswinkel bis auf einen konstanten
Offset einen komplementären Verlauf.
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Gemäß einem
Ansatz der Erfindung wird nun die auf dem Ablenkspiegel 245 befindliche
HR-Schicht zur Abstimmung der polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristik
der Beleuchtungseinrichtung an diejenige des Projektionsobjektivs
so ausgelegt, dass die polarisationsabhängige Transmissionskurve
der Beleuchtungseinrichtung über die Retikelebene und die
polarisationsabhängige Transmissionskurve des Projektionsobjektivs über
die Waferebene zueinander gegenläufig bzw. komplementär
sind, sich also insofern gegenseitig aufheben, als sich im Ergebnis
in der Waferebene eine homogene Intensitätsverteilung ergibt.
Da der Ablenkspiegel 245 zumindest in unmittelbarer Näher
einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist,
entsprechen unterschiedliche Winkel auf dem Ablenkspiegel 245 unterschiedlichen
Orten in einer Feldebene, d. h. insbesondere der Retikelebene. Dies
wird erfindungsgemäß ausgenutzt, da die Winkelabhängigkeit
der Reflektivität des Ablenkspiegels 245 in eine
Feldabhängigkeit transformiert wird, welche einen geeigneten
Vorhalt der Feldabhängigkeit des Projektionsobjektivs 20 schafft.
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Wenngleich
die Wahl der auf dem Ablenkspiegel 245 befindlichen HR-Schicht
eine besonders geeignete Möglichkeit zur gezielten Abstimmung
der polarisationsabhängigen Transmissionskurve der Beleuchtungseinrichtung
darstellt, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Allgemein kann bei der Abstimmung der polarisationsabhängigen
Transmissionscharakteristik der Beleuchtungseinrichtung so vorgegangen
werden, dass eine Reihenschaltung von jeweils mit AR-Schichten („AR-Coatings")
versehenen Linsen sowie ggf. mit HR-Schichten („HR-Coatings")
versehenen Spiegeln zugrundegelegt wird, wobei jede Linsen- bzw.
Spiegeloberfläche einen Freiheitsgrad bildet. Das Design
kann so abgestimmt werden, dass sich der gewünschte Verlauf
der Transmissionscharakteristik in der Beleuchtungseinrichtung ergibt.
Dabei wird gegebenenfalls auch ein Intensitätsverlust in
Kauf genommen, da die Optimierung auf die o. g. polarisationsabhängige
Transmissionscharakteristik und nicht auf maximale Transmission
erfolgt.
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Dabei
ist es in der Regel ausreichend, die Optimierung auf eine zum Projektionsobjektiv
komplementäre, polarisationsabhängige Transmissionscharakteristik
etwa für p-polarisiertes Licht (bei einer radialen Polarisationsverteilung)
vorzunehmen, da sich etwa bei einem Umschalten auf s-polarisiertes
Licht (bei einer tangentialen Polarisationsverteilung) in der Beleuchtungseinrichtung – ebenso
wie im Projektionsobjektiv – automatisch gemäß 3 bis
auf einen konstanten Offset ein komplementärer Verlauf
hinsichtlich der Abhängigkeit der Reflektivitäten
Rs und Rp vom Einfallswinkel
ergibt.
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Die
Abstimmung von Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv aufeinander
kann auch so erfolgen, dass eine inhomogene Transmissionsaufspaltung
(„Diattenuation"), welche in der Beleuchtungseinrichtung
vorliegt, in dem Projektionsobjektiv kompensiert bzw. vorgehalten
wird. Dabei kann es sich bei der besagten Transmissionsaufspaltung
in der Beleuchtungseinrichtung insbesondere um den häufig
beobachtbaren Effekt handeln, der darauf beruht, dass die AR-Schichten
im Wesentlichen einen rotationssymmetrischen Verlauf der Transmissionsaufspaltung
liefern, wohingegen die HR-Schichten (etwa auf dem Ablenkspiegel
im Zoom-Axikon-System oder dem Ablenkspiegel in der Pupillenebene
des REMA-Objektivs) einen konstanten, nicht rotationssymmetrischen
Verlauf der Transmissionsaufspaltung zeigen, so dass die Überlagerung
beider Beiträge in bestimmten (z. B. horizontalen) Bereichen
der Pupillenebene zu einer Verstärkung der Transmissionsaufspaltung
und in anderen (z. B. vertikalen) Bereichen der Pupillenebene zu
einer Abschwächung der Transmissionsaufspaltung führt.
Dieser Effekt führt in Verbindung z. B. mit einer Quadru pol-Beleuchtungssetting
zu einer inhomogenen Intensitätsverteilung des in der Retikelebene
der Beleuchtungseinrichtung eingestrahlten Lichtes.
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Die
vorstehend beschriebene, inhomogene Verteilung der Transmissionsaufspaltung
in der Beleuchtungseinrichtung kann nun im Projektionsobjektiv vorgehalten
werden. Dies hat den Vorteil, dass etwa ein Vorhalt in der Maske
nicht erforderlich ist.
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Hierzu
bieten sich zum einen die in einem katadioptrischen Projektionsobjektiv
vorhandenen Spiegel an. Das erläuterte Konzept kann aber
grundsätzlich auch in einem rein refraktiven Projektionsobjektiv
realisiert werden, indem nämlich der Vorhalt auf den AR-Schichten
der Linsen des Projektionsobjektivs erfolgt. Dabei kann insbesondere
zur Realisierung eines Vorhalts zu der vorstehend beschriebenen,
in der Beleuchtungseinrichtung erhaltenen inhomogenen Intensitätsverteilung
der Umstand ausgenutzt werden, dass eine pupillennahe Linse eine
relativ große Subapertur aufweist und einen im Wesentlichen
rotationssymmetrischen Verlauf der Transmissionsaufspaltung erzeugt,
wohingegen eine feldnahe Linse eine relativ kleine Subapertur aufweist
und – wegen des vergleichsweise geringen ausgeleuchteten
Anteils – einen im Wesentlichen konstanten Verlauf der
Transmissionsaufspaltung erzeugt, der sich mit dem besagten rotationssymmetrischen
Verlauf der pupillennahen Linsen überlagert. Somit lässt
sich durch geeignete Abstimmung der Pupillen- bzw. feldnahen Linsen
bzw. der auf diesen vorgesehenen AR-Schichten auch eine gegenläufige
Charakteristik der Transmissionsaufspaltung relativ zu der Beleuchtungseinrichtung
einstellen.
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Des
Weiteren können auch generell die pupillennahen Linsen
im Projektionsobjektiv relativ zu den pupillennahen Linsen in der
Beleuchtungseinrichtung mit einer inversen Transmissionsaufspal tung
versehen werden. Die feldnahen Linsen im Projektionsobjektiv können
hingegen relativ zu den feldnahen Linsen in der Beleuchtungseinrichtung
bzw. relativ zu den Spiegeln in der Beleuchtungseinrichtung mit
einer inversen Transmissionsaufspaltung versehen werden (wobei die
besagten Spiegel in ihrem relativ hohen, konstanten Anteil der Transmissionsaufspaltung
mit der Wirkung einer feldnahen Linse vergleichbar sind).
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Gemäß einem
weiteren, anhand von 5 und 6 erläuterten
Ausführungsbeispiel wird das Retikelfeld F gegenüber
der vorstehend anhand von 2 erläuterten
Anordnung um 90° gedreht, so dass sich die in 6 schematisch
dargestellte Anordnung ergibt. Auch in 6 sind zur
Vereinfachung die Linsen vor und nach dem Ablenkspiegel 245 weggelassen,
da nur die Relativstellung von Ablenkspiegel 245 zu Retikelfeld
F betrachtet werden soll. Dabei verläuft die Längsachse
des rechteckförmigen Retikelfeldes F (x-Richtung) senkrecht
zur Drehachse, um welche der Ablenkspiegel 245 gedreht
bzw. gekippt ist. Mit anderen Worten verläuft gemäß 6 die
Längsrichtung (x-Richtung) des rechteckförmigen
Retikelfeldes F in der gleichen Ebene, in welcher auch der Ablenkspiegel 245 gekippt
ist, wobei der Ablenkspiegel 245 in diesem Fall den in 5 dargestellten
Verlauf der Abhängigkeit der Reflektivität vom
Einfallswinkel in x-Richtung aufweist.
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Die
anhand von 5 und 6 beschriebene
Anordnung besitzt den Vorteil, dass aufgrund der Kippung des Ablenkspiegels 245 um
45° die Winkel entlang der x-Richtung im Vergleich zur
Anordnung von 3 wesentlich stärker
variieren, so dass sich eine stärkere Abstimmbarkeit an
die Transmissionseigenschaften des Projektionsobjektivs ergibt.
Infolge dieser größeren Variation des Einfallswinkels
kann das für die HR-Schicht des Ablenkspiegels 245 gewählte
Schichtdesign relativ zu der Anordnung von 4 eine vergleichsweise
geringe Komplexität aufweisen.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 7 ein weiterer
erfindungsgemäßer Ansatz erläutert. Dabei
zeigt 7 einen zu 2 analogen
Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung, wobei einander entsprechende
bzw. funktionsgleiche Elemente mit um 500 erhöhten Bezugsziffern
bezeichnet sind.
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Im
Unterschied zu der Anordnung von 2 ist gemäß 7 unmittelbar
vor der Maske (Retikel) 750 bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung
ein zusätzliches optisches Element 760 angeordnet,
welches die Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem,
linear polarisiertem Licht effektiv um 90° dreht. Gemäß einem
alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann
das optische Element auch unmittelbar nach der Maske 750 bezogen
auf die Lichtausbreitungsrichtung angeordnet sein. Allgemein ist
zwischen Beleuchtungseinrichtung und Projektionsobjektiv ein zusätzliches
optisches Element angeordnet, welches eine effektive Drehung der
Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem
Licht um 90° ± 3° bewirkt.
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Bei
dem optischen Element 760 kann es sich beispielsweise um
eine Lambda/2-Platte aus optisch einachsigem, bei der verwendeten
Arbeitswellenlänge (z. B. 193 nm) hinreichend lichtdurchlässigem
Material (z. B. Magnesiumfluorid, MgF2)
handeln. Ferner kann es sich bei dem optischen Element 760 auch
um eine Planplatte aus optisch aktivem Material (z. B. kristallinem
Quarz) handeln, bei der die optische Kristallachse parallel zur
optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung orientiert ist (so genannter
optischer Rotator) und deren Dicke so gewählt ist, dass
die Polarisationsvorzugsrichtung von hindurchtretendem, linear polarisiertem
Licht durch den Effekt der zirkularen Doppelbrechung effektiv um 90° (d.
h. allgemein um 90° + N·180°, wobei N
eine ganze Zahl größer oder gleich Null) gedreht
wird. Bei Verwendung von synthetischem, optisch aktivem kristallinen
Quarz mit einem spezifischen Drehvermögen von etwa 323.1° pro
Millimeter bei einer Wellenlänge von 193 nm und einer Temperatur
von 21.6°C entspricht diese Bedingung einer Dicke der betreffenden
Planplatte von etwa d ≈(278.5 + N·557) μm.
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Die
durch das zusätzliche optische Element 760 bewirkte
effektive Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung um 90° hat
in bekannter Weise zur Folge, dass die senkrechte Komponente des
elektrischen Feldstärkevektors von durch das optische Element
760 hindurchtretendem Licht (d. h. der s-Anteil) mit der parallelen
Komponente des elektrischen Feldstärkevektors (d. h. der
p-Anteil) in Bezug auf das System der Beleuchtungseinrichtung bzw.
des Projektionsobjektivs vertauscht wird.
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Der
Einsatz des zusätzlichen optischen Elements 760 gemäß 7 hat
zunächst zur Folge, dass anstelle der in der die Maske 750 aufweisenden
Retikelebene gewünschten Polarisationsverteilung in der
Beleuchtungseinrichtung die entsprechend inverse bzw. orthogonale
Polarisationsverteilung eingestellt werden muss. Wenn also beispielsweise
eine tangentiale Polarisationsverteilung in der Retikelebene gewünscht
ist, hat das durch die Beleuchtungseinrichtung hindurchtretende
Licht vor dem zusätzlichen optischen Element 760 eine
radiale Polarisationsverteilung aufzuweisen, damit sich nach der
effektiven Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung um 90° infolge
der Wirkung des optischen Elements 760 die gewünschte
tangentiale Polarisationsverteilung ergibt.
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Des
Weiteren erfolgt bei dem in 7 gewählten
Aufbau die Abstimmung der polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristik der
Beleuchtungseinrichtung an diejenige des Projektionsobjektivs im
Unterschied zu dem Aufbau von 2 derart,
dass diese polarisationsabhängigen Transmissionscharakteristika
gemäß 7 zumindest im Wesentlichen
identisch (und somit nicht zueinander gegenläufig bzw.
komplementär) sind. Im Ergebnis wird dann aufgrund der
Wirkung des zusätzlichen optischen Elements 760 bei
dem Aufbau von 7 ebenso wie bei dem Aufbau
von 2 eine homogene Intensitätsverteilung
in der Waferebene erzielt.
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Allgemein
wird bei der vorliegenden Erfindung der Effekt einer in der Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen,
unerwünschten Charakteristik bzw. Störung der
Polarisationseigenschaften auf das im Photoresist erhaltene Abbildungsergebnis,
also ein polarisationsbedingter Intensitätsfehler, mittels
eines oder mehrerer Korrekturelemente, die ihrerseits einen definierten
Intensitätsverlauf einstellen, korrigiert. Konkret erfolgt dies
gemäß der Erfindung dadurch, dass die Intensitätsverteilung
auf Retikelebene gezielt „verstimmt" wird, um in der Bildebene
(d. h. auf dem mit Photoresist beschichteten Wafer) eine homogene
Intensitätsverteilung zu erhalten.
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Im
Folgenden wird eine weitere bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen
Konzeptes erläutert. Hierbei handelt es sich um die Kompensation
eines polarisationsinduzierten, linear inhomogenen Verlaufs der Intensität
in der Waferebene. Ein solcher linearer Anteil in einem ortsabhängigen
Verlauf wird auch als „Tilt" bezeichnet und tritt insbesondere
bei Verwendung polarisierter Beleuchtungssettings in der Beleuchtungseinrichtung
auf.
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16a–c dient zur Erläuterung
dieses Problems, wobei 16a zunächst
für den Fall der Einstellung von unpolarisiertem Licht über
das Retikelfeld eine in x-Richtung (ebenso wie in y-Richtung) konstante IPS-Verteilung
(Kurve G1) sowie auch eine konstante Intensitätsverteilung
(Kurve G2) zeigt. Nach Durchgang durch das
Projektionsobjektiv 5 ergibt sich ebenfalls eine konstante
Intensitätsverteilung (Kurve G3).
Insoweit Polarisationseffekte auftreten, haben diese keinen oder
zumindest einen um die Feldmitte in der Waferebene punktsymmetrischen
Feldverlauf.
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In 16b wird von der Einstellung einer linearen
Polarisationsverteilung mit in x-Richtung verlaufender Polarisationsvorzugsrichtung
(„x-Polarisation") sowie weiterhin konstanter Intensitätsverteilung
ausgegangen. Die Photonen weisen gemäß 16b über die Retikelebene in
x-Richtung unterschiedliche Polarisation auf, was zu einem linearen
Beitrag zu einer örtlichen Variation der IPS-Verteilung
in x-Richtung führt (Kurve H1).
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Das
Projektionsobjektiv 5 wirkt nun in Verbindung mit der auf
dem Wafer befindlichen lichtempfindlichen Schicht bzw. dem Photoresist
wie ein schwacher Polarisator, kann also z. B. für s-polarisiertes
Licht einen geringeren Transmissionsgrad auf als für p-polarisiertes
Licht aufweisen. Dabei ist zu beachten, dass unter dem s-polarisierten
Lichtanteil der Lichtanteil mit bezüglich der Einfallsebene
senkrechter Orientierung des elektrischen Feldstärkevektors
verstanden wird, wohingegen unter dem p-polarisierten Lichtanteil
der Lichtanteil mit zur Einfallsebene paralleler Orientierung des
elektrischen Feldstärkevektors verstanden wird. Beispielsweise
liegt bei einem sogenannten Dipol-X-Setting mit y-Polarisation (d.
h. einem Dipol-Beleuchtungssetting mit einander in X-Richtung gegenüberliegenden
Beleuchtungspolen, innerhalb derer die Polarisationsvorzugsrichtung
in y-Richtung verläuft) bezüglich der Oberflächen
im Projektionsobjektiv nahezu ausschließlich s-polarisiertes
Licht vor.
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Die
in der Retikelebene vorliegende Polarisationsverteilung wird in
eine in der Waferebene erhaltene Intensitätsverteilung
transformiert, welche im Ergebnis ebenfalls linear in x-Richtung
variiert (Kurve H3), so dass sich ein unerwünschter,
linearer Anteil in der gescannten Intensität senkrecht
zur (in y-Richtung angenommenen) Scanrichtung ergibt. Bei Wechsel
zu y-Polarisation gemäß 16c ergibt
sich das entsprechende umgekehrte Verhalten (Kurve J3).
Infolge dieser linearen Variation ergibt sich im Betrieb der Belichtungsanlage eine
unerwünschte Variation des Abbildungskontrastes über
das Bildfeld.
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Wie
vorstehend erläutert ergibt sich dann, wenn das Beleuchtungssystem
bei konstanter Intensitätsverteilung in der Retikelebene
eine lineare örtliche Variation im IPS-Verlauf erzeugt,
nach Durchgang durch das Projektionsobjektiv 5 ein polarisationsinduzierte
lineare örtliche Variation in der Intensitätsverteilung
in der Waferebene. Erfindungsgemäß wird nun in
der Beleuchtungseinrichtung die Wirkung dieser polarisationsinduzierten örtlichen
Variation vorgehalten, indem nämlich die Intensitätsverteilung
in der Retikelebene gezielt so eingestellt bzw. „verstimmt"
wird, dass sie der vorstehend beschriebenen, polarisationsinduzierten
Variation entgegenwirkt und diese somit wenigstens teilweise kompensiert.
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Die
Einstellung der Intensitätsverteilung auf Retikelebene
abweichend von einer homogenen Verteilung (d. h. die „Verstimmung"
der Intensitätsverteilung) wird dadurch erreicht, dass
in der Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise in der Pupillenebene
des REMA-Objektivs, eine dielektrische Planplatte aus einen geeigneten
Material mit hinreichenden Transmissionseigenschaften (z. B. Quarzglas,
SiO2) angeordnet und um einen definierten
Winkel relativ zur optischen Achse OA der Beleuchtungseinrichtung
verkippt wird. Die Wirkung einer solchen Planplatte 810 wird
für eine nicht-gekippte Anordnung anhand von 8–9 und für eine gekippte Anordnung
anhand von 10–11 erläutert.
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Gemäß 8,
welche die nicht-gekippte Anordnung der Planplatte 801 in
der Pupillenebene des REMA-Objektivs (von welchem lediglich eine
Linse 820 dargestellt ist) zeigt, treffen sich sämtliche
Strahlen, die von der Pupillenebene des REMA-Objektivs unter gleichem
Winkel ausgehen (z. B. die Strahlen 1, 1', 1'' oder die
Strahlen 2, 2', 2''), an dem gleichen
Feldpunkt in der Retikelebene 830. Infolge der symmetrischen
Anordnung in der Pupillenebene, bei welcher z. B. die Strahlen 2 und 3 unter
gleichem Einfallswinkel auf der Planplatte 810 auftreffen,
so dass diese Strahlen 2 und 3 an dem Auftreffpunkt
in der Retikelebene 830 den gleichen Intensitätsbeitrag
leisten, ergibt sich gemäß 9a–b
ein um die Feldmitte in der Retikelebene 830 symmetrischer
Intensitätsverlauf.
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Bei
Verkippung der Planplatte 810 gemäß 10 sind
z. B. die Einfallswinkel der Strahlen 2 und 3 voneinander
verschieden. Die Transmission durch die Planplatte 810 ist
gemäß den Fresnelschen Formeln abhängig
vom Polarisationszustand sowie vom Einfallswinkel der Strahlen.
Da die Transmission etwa für die auf dem Punkt 220 der
Retikelebene 830 auftreffenden Strahlen verschieden von
der Transmission für die auf dem Punkt P30 der Retikelebene 830 auftreffenden
Strahlen ist, ergibt sich in der Retikelebene 830 durch
die Wirkung der Planplatte 810 gemäß 11a–b eine lineare, örtliche
Variation im Intensitätsverlauf.
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Die
Planplatte
810 ist aus einem geeigneten dielektrischen
Material, z. B. Quarzglas (SiO
2), hergestellt.
Die Dicke der Planplatte
810 beträgt typischerweise
weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0.5 mm. Die Planplatte
810 weist
vorzugsweise eine dielektrische Belegung auf, um unter Beibehaltung
der gewünschten Abhängigkeit der Transmissionscharakteristik
von Polarisati on und Einfallswinkel des hindurchtretenden Lichtes
die effektiven Transmissionsverluste in der Planplatte
810 durch
Einstellung des Transmissionsverhaltens für s- und p-polarisiertes
Licht zu minimieren. Eine beispielhaftes, als dielektrische Beschichtung
der Planplatte
810 geeignetes Schichtsystem ist in Tabelle
1 angegeben, wobei die Dicken der Einzelschichten jeweils als optische
Dicke (in FWOT-Einheiten, FWOT= „full wave optical thickness")
angegeben sind. Tabelle 1:
Optische
Dicke | Schichtmaterial |
0.54 | Chiolith |
0.22 | LaF3 |
0.15 | Chiolith |
0.15 | LaF3 |
0.15 | Chiolith |
0.22 | LaF3 |
0.66 | Chiolith |
0.04 | LaF3 |
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12 zeigt
ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Korrekturelements 910,
welches nicht in Form einer einzigen Planplatte ausgebildet sondern
aus einer Mehrzahl von (im Beispiel vier) innerhalb eines Halters 905 angeordneten
Planplatten 911–914 zusammengesetzt ist.
Hierdurch kann dem begrenzten Bauraum in z-Richtung Rechnung getragen
werden, da infolge der kompakten Ausbildung der Planplatten 911–914 relativ große
Stellwinkel realisierbar sind, ohne dass hierzu ein großer
Bauraum in z-Richtung erforderlich ist. Die Ausgestaltung des Korrekturelements 910 gemäß 12 ist
außerdem insofern vorteilhaft, als der zuvor anhand von 16 beschriebene
Effekt einer polarisationsinduzierten linearen örtlichen
Variation in der auf Waferebene erhaltenen Intensitätsverteilung
in erster Linie in den äußeren Bereichen eines
Dipol-Beleuchtungssettings auftritt. Mit dem Korrekturelement 910 von 12 können
ein Dipol-X-Setting und ein Dipol-Y-Setting unabhängig
voneinander berücksichtigt werden.
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Für
die einzelnen Planplatten 911–914 des
Korrekturelements 910 können dabei vor Einbau
des Korrekturelements 910 in die Beleuchtungseinrichtung
gemäß 12b unabhängig
voneinander entsprechende Kippwinkel (z. B. von –20° bis
+20°) eingestellt werden. Das Korrekturelement 910 kann
erforderlichenfalls als Ganzes aus der Beleuchtungseinrichtung entnommen
bzw. ausgewechselt werden. Die einzelnen Planplatten 911–914 können
jeweils eine Dicke von typischerweise 0.5 mm, eine radiale Ausdehnung
von 50 mm (entsprechend einem Viertel des Gesamtdurchmessers des
Korrekturelements 910 von typischerweise 200 mm) und eine
Polweite von ca. 60° aufweisen. Für die Materialien
und etwaige Beschichtungen der Planplatten 911–914 gelten
die vorherigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
von 10–11 analog.
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In 14 ist
in schematischer und vereinfachter Darstellung eine beispielhafte
Anordnung eines Korrekturelements 810 (bzw. eines gemäß 12 ausgebildeten
Korrekturelements 910) in der Beleuchtungseinrichtung gezeigt.
Die Beleuchtungseinrichtung 950 weist gemäß 14 ein
Zoom-Axikon-System 951, eine optische Einkoppelgruppe 952,
eine Lichtmischeinrichtung 953 (die hier lediglich beispielhaft
als Integratorstab ausgestaltet ist, aber auch in anderer Weise,
z. B. als Wabenkondensor ausgebildet sein kann) und ein REMA-Objektiv 954 auf,
wobei das Korrekturelement 810 in einer Pupillenebene innerhalb
des REMA-Objektivs 954 angeordnet ist.
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13 zeigt
ein weites Ausführungsbeispiel einer (ebenfalls ein Korrekturelement
bildenden) Anordnung 930 zur Änderung einer Feldvariation
der Intensität. Dabei erfolgt diese Änderung der
Feldvariation im Unterschied zu einem herkömmlichen Graufilter,
polarisationsabhängig, d. h. die Anordnung 930 wirkt
je nach Polarisation unterschiedlich auf die Intensitätsverteilung.
Die Anordnung 930 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel
zwei Platten 931, 932 aus z. B. Quarzglas (SiO2) auf, welche jeweils mit asymmetrischen
Strukturen 931a bzw. 932a belegt sind, deren Abmessungen
in der Größenordnung der Arbeitswellenlänge
liegen. Im Beispiel handelt es sich bei diesen asymmetrischen Strukturen 931a, 932a um
ellipsenförmige Bereiche aus z. B. einem zumindest teilweise
absorbierenden und/oder zumindest teilweise reflektierenden, und
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
metallischen Material wie Chrom (Cr), wobei auch z. B. Aluminium
(Al) oder Silizium (Si) geeignet sind. Die Platten 931, 932 sind
gemäß dem Ausführungsbeispiel relativ
zueinander verschiebbar angeordnet (z. B. durch Verschiebung der
Platte 931 in Richtung der Doppelpfeile, d. h. in x-Richtung
und/oder in y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) in
Bezug auf die Platte 932.
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Wenn
nun der elektrische Feldstärkevektor parallel zur längeren
Strukturachse (z. B. der größeren Ellipsenachse)
schwingt, ergibt sich eine stärkere Wechselwirkung zwischen
der jeweiligen Struktur 931a, 932a und der elektromagnetischen
Strahlung und damit eine stärke Absorption oder Streuung
dieser Strahlung. Wenn hingegen der elektrische Feldstärkevektor
senkrecht zur längeren Strukturachse (z. B. der größeren
Ellipsenachse) der jeweiligen Struktur 931a, 932a schwingt,
ergibt sich eine schwache Wechselwirkung zwischen der jeweiligen
Struktur 931a, 932a und der elektromagnetischen
Strahlung. Lediglich beispielhafte Abmessungen der in 13 gezeigten
ellipsenförmigen Bereiche sind eine Länge der
kleineren Ellipsenachse 50 nm und eine Länge der größeren
Ellipsenachse von 200 nm. Der Bedeckungsgrad wird in Abhängigkeit
von der Position und der gewünschten Absorptionswirkung für
unpolarisiertes Licht gewählt. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann die Bedeckung bzw. Belegung
auch in Form eines Gitterpolarisators ausgeführt sein. Die
Anordnung 930 ist gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform feldnah angeordnet, um eine im Feld durch Polarisationseffekte
entstandene Intensitätsverteilung zu korrigieren.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2005/031467
A2 [0007]
- - US 6774984 B2 [0008]
- - US 2005/0152046 A1 [0009]
- - WO 2005/050325 A1 [0010]
- - WO 2006/077849 A1 [0011]
- - US 702723552 [0012]
- - US 6466303 B1 [0013]