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DE19908526A1 - Beleuchtungssystem mit Feldspiegeln zur Erzielung einer gleichförmigen Scanenergie - Google Patents

Beleuchtungssystem mit Feldspiegeln zur Erzielung einer gleichförmigen Scanenergie

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Publication number
DE19908526A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
field
lighting system
mirror
lens
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19908526A
Other languages
English (en)
Inventor
Joerg Schultz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH, Carl Zeiss AG filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE19908526A priority Critical patent/DE19908526A1/de
Priority to TW089102315A priority patent/TW440748B/zh
Priority to US09/514,040 priority patent/US6770894B1/en
Priority to EP00104014A priority patent/EP1031882A3/de
Priority to KR1020000009616A priority patent/KR20000058210A/ko
Priority to JP2000052551A priority patent/JP2000252208A/ja
Publication of DE19908526A1 publication Critical patent/DE19908526A1/de
Priority to US10/827,916 priority patent/US7126137B2/en
Priority to US11/581,053 priority patent/US20070030948A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für die Scanning-Lithographie mit Wellenlängen 193 nm, insbesondere die EUV-Lithographie, zur Ausleuchtung eines Schlitzes, umfassend DOLLAR A eine Lichtquelle, DOLLAR A mindestens einen Feldspiegel oder eine Feldlinse. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß DOLLAR A der/die Feldspiegel oder die Feldlinse(n) derart geformt sind, daß das beleuchtete Feld in der Retikelebene senkrecht zur Scanrichtung verzeichnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem, insbesondere für die Lithographie mit Wellenlängen von 193 nm oder weniger als 193 nm bis in den EUV-Bereich mit ausgeleuchtetem Schlitz, umfassend eine Lichtquelle, wenigstens einen Feldspiegel oder eine Feldlinse, des weiteren eine EUV- Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur Korrektur der Scanenergie in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
Um die Strukturbreiten für elektronische Bauteile noch weiter reduzieren zu können, insbesondere in den Submikron-Bereich, ist es erforderlich, die Wellenlänge des für die Mikrolithographie eingesetzten Lichtes zu verringern. Denkbar ist bei Wellenlängen kleiner als 193 nm beispielsweise die Lithographie mit weichen Röntgenstrahlen. Aus der US-A-5,339,346 ist eine Anordnung zur Belichtung eines Wafers mit derartigen Strahlen bekannt geworden. In der US-A-5,737,137 ist ein Beleuchtungssystem für weiche Röntgenstrahlen, sogenannte EUV-Strahlen, gezeigt, bei dem mit Hilfe von drei sphärischen Spiegeln eine Ausleuchtung einer zu belichtenden Maske bzw. eines Retikels erzielt wird.
Als Beleuchtungssysteme, die diesen Anforderungen in besonderer Art und Weise genügen, haben sich Beleuchtungssysteme herausgestellt, die die oberbegrifflichen Merkmale von Anspruch 1 aufweisen.
Problem der zuvor genannten EUV-Belichtungssysteme bei der Ausleuchtung eines Schlitzes, insbesondere eines gebogenen Schlitzes ist, die Scan- Uniformity. Beispielsweise kann die Scanenergie trotz statisch homogener Beleuchtung aufgrund des längeren Scanweges zum Feldrand hin ansteigen. Die Scan-Energie und damit die Scan-Uniformity kann aber auch anderweitig beeinflußt werden, beispielsweise sind Schichteinflüsse möglich.
Beispielsweise beträgt der Anstieg eines typischen Ringfeld mit mittlerem Radius R = 100 mm und einem Winkelbereich von α = 60° eines Ringfeldscanners 15%. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem anzugeben, bei dem die Scanenergie, die sich als Linienintegral über die Intensitätsverteilung in der Waferebene entlang des Scanweges ergibt, uniform ist, bzw. so gesteuert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Beleuchtungssystem der oberbegrifflichen Art der bzw. die Feldspiegel oder die Feldlinse(n) derart geformt sind, daß das ausgeleuchtete Feld in der Retikelebene senkrecht zur Scan-Richtung verzeichnet ist.
Feldspiegel, die eine gute Gleichmäßigkeit der Leistung des Belichtungsstrahls in einer Lithographieanordnung am Wafer aufweisen, sind aus der US 5142561 bekannt geworden. Allerdings betreffen die dort beschriebenen Belichtungsanordnungen die Kontaktbelichtung eines Wafers durch eine Maske hindurch mit Röntgenstrahlen einer Energie von 800 bis 1800 eV und somit andere Beleuchtungssysteme wie das der Erfindung.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beleuchtungssystem optische Komponenten zur Transformation der Lichtquelle(n) in sekundäre Lichtquellen umfaßt. Bevorzugt können hierfür Spiegel mit Rasterelementen beispielsweise Feldwaben verwandt werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn in der Ebene der sekundären Lichtquellen ein weiterer Spiegel angeordnet ist und ein derartiges System als System mit verkettetem Strahlengang ausgeführt wird.
Die Erfindung ist generell für sämtliche Beleuchtungssysteme verwendbar, insbesondere aber für EUV-Beleuchtungssysteme, die eine reelle oder virtuelle Ebene mit sekundären Lichtquellen bzw. einer Blendenebene aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß mittels der zunehmenden Verzeichnung die statische Beleuchtungsintensität im gebogenen Schlitz azimutal abnimmt.
Besonders bevorzugt werden die Feldspiegel derart ausgestaltet, daß eine Uniformität der Scanenergie in der Retikelebene im Bereich 100 ± 7%, bevorzugt 100 ± 5%, besonders bevorzugt 100 ± 3% erreicht wird.
Der bzw. die Feldspiegel haben neben der Verzeichnung der Abbildung, d. h. der Steuerung der Intensitätsverteilung noch die Aufgaben der Ringformung sowie Herstellen der Telezentrie.
Unter Telezentrie wird in der vorliegenden Anmeldung verstanden, daß das Gesamtsystem am Wafer telezentrisch ist. Dies erfordert eine Anpassung der Austrittspupille des Beleuchtungssystems an die Eintrittspupille des Objektives, die für ein reflektives Retikel im Endlichen liegt.
In der vorliegenden Anmeldung ist die Telezentrieanforderung dann erfüllt, wenn die Abweichung der Schwerstrahlen von Beleuchtung und Objektiv in der Retikelebene ein bestimmtes Maß, beispielsweise ± 4,0 mrad, vorzugsweise ± 1,0 mrad nicht überschreitet und die Schwerstrahlen telezentrisch auf der Wafer treffen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der bzw. die Feldspiegel Toroidform auf.
Mit toroidförmigen Spiegeln wird in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die für eine gleichförmige Scanenergie benötigte Verzeichnung durch Änderung der Flächenparameter, wie beispielsweise der konischen Konstanten, Radien etc. des bzw. der toroidförmigen Feldspiegel senkrecht zur Scanrichtung erreicht. Besonders bevorzugt ist es, wenn hierzu nur die konischen Konstanten variiert werden müssen.
Um neben den statischen Einflüssen von Scanweglänge, Schichten, Absorptionen auf die Scanenergie auch dynamische Änderungen derselben wie beispielsweise Zeiteffekte oder aber auch Variationen bei unterschiedlicher Ausleuchtung der Pupille berücksichtigen und die Scanenergie korrigieren zu können, ist in einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen, Aktuatoren an dem Feldspiegel bzw. den Feldspiegeln zur Beeinflussung der Spiegeloberfläche anzuordnen. Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn die Aktuatoren zur Beeinflußung der Feldspiegeloberfläche parallel zur Scanrichtung bzw. y-Achse des Feldspiegels angeordnet sind, beispielsweise in Form eines Zeilen- bzw. Balkenaktuators.
Mit Vorteil ist vorgesehen, daß die Feldlinsen derart ausgestaltet sind, daß der Telezentriefehler aufgrund der Verzeichnung zur Erreichung einer gleichmäßigen Scanenergie höchstens ± 4.0 mrad, vorzugsweise ± 1.0 mrad in der Retikelebene beträgt.
Neben dem Belichtungssystem stellt die Erfindung auch eine EUV- Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem derartigen Belichtungssystem zur Verfügung sowie ein Verfahren zur statischen Korrektur der Scanenergie mit einem derartigen Projektionssystem wie auch der dynamischen Korrektur.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein typisches Ringfeld für ein EUV-Beleuchtungssystem.
Fig. 2 die Abbildung der zentralen Feldwabe eines Wabenkondensors in das Ringfeld mit Hilfe der Feldlinse.
Fig. 3 den Verlauf der integralen Scanenergie in der Retikelebene einer Toroidfeldlinse sowie einer gemäß der Erfindung aufgrund der Verzeichnung vorhergesagten Linse bei Betrachtung einer Feldwabe.
Fig. 4 den Verlauf der integralen Scanenergie in der Retikelebene einer Toroidfeldlinse sowie einer Feldlinse gemäß der Erfindung für den gesamten Wabenkondensor, d. h. simuliert mit allen Waben.
Fig. 5 die Pfeilhöhendifferenz am ersten Feldspiegel mit und ohne Verzeichnungskorrektur bei Variation von Rx, Ry, Kx, Ky.
Fig. 6 die Pfeilhöhendifferenz am zweiten Feldspiegel mit und ohne Verzeichnungskorrektur bei Variation von Rx, Ry, Kx, Ky.
Fig. 7 die Pfeilhöhendifferenz mit und ohne Verzeichnungskorrektur bei Variation nur der konischen Konstanten in x-Richtung am Feldspiegel 1.
Fig. 8 die Pfeilhöhendifferenz mit und ohne Verzeichnungskorrektur aufgrund der Variation der konischen Konstanten in x-Richtung am Feldspiegel 2.
Fig. 9 die Anordnung mechanischer Aktuatoren zur dynamischen Beeinflussung der Oberflächenform des Feldspiegels.
Die nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen EUV- Beleuchtungssysteme arbeiten mit einem Ringfeldsegment 1 als Objekt, das in die Waferebene abgebildet wird. Die Ausdehnung des Feldes läßt sich wie in Fig. 1 dargestellt beschreiben.
Gemäß Fig. 1 beträgt die Breite des Ringfeldes Δr, der mittlere Radius R0. Das Ringfeld überstreicht einen Winkelbereich von
2 . α0
bzw. einen Bogen von
2 . s0.
Die Scanenergie SE(x) ergibt sich als Linienintegral:
SE(x) = ∫ E(x, y)dy
wobei E (x, y) die Intensitätsverteilung in der x-y-Ebene ist,
entlang der Scanrichtung, die zu diesem Ausführungsbeispiel die y-Richtung ist. Jeder Punkt auf dem Wafer enthält entsprechend seiner x-Koordinate die Scanenergie SE(x). Will man eine gleichmäßige Belichtung erhalten, so ist es vorteilhaft, wenn die Scanenergie weitgehend unabhängig von x ist.
Nachfolgend soll prinzipiell beschrieben werden, wie die Scanenergie durch das Design der Feldlinse beeinflußt werden kann.
Beispielhaft hierfür wird ein Beleuchtungssystem umfassend einen ersten Spiegel mit Feldwaben zur Erzeugung sekundärer Lichtquellen erläutert, ohne daß hierin eine Beschränkung zu ersehen ist. Bei einem derartigen System wird die zentrale Feldwabe (0,0) 3 mit Hilfe einer grazing incidence Feldlinse auf das Ringfeld 1 in der Retikelebene abgebildet. Die Feldlinse formt dabei das Ringfeld, bildet die Blendenebene in die Eintrittspupille des Objektivs ab und steuert die Beleuchtungsverteilung in der Retikelebene. Die Kippwinkel der anderen Feldwaben werden so eingestellt, daß die Bilder der Waben in der Retikelebene überlagert werden. Die Form der Wabenbilder wird in ähnlicher Weise wie für die zentrale Wabe durch die Feldlinse bestimmt. Somit kann das Design der Feldlinse, die wiederum die Scanenergie beeinflußt, über die Abbildung der zentralen Feldwabe optimiert werden. Sie kann dabei als homogen leuchtende Fläche betrachtet werden. Die Homogenität ergibt sich durch die Überlagerung aller Feldwaben. Fig. 2 zeigt die Abbildung der zentralen Feldwabe in das Ringfeld des Objektes.
Die x-Richtung der Wabe wird auf die Bogenlänge s in der Retikelebene, die y-Richtung auf die radiale Ausdehnung r abgebildet.
Wenn die Feldlinse aus Toroidlinsen besteht, kann man die Abbildung zerlegen in einer Abbildung βs und βr:
βs: xw → s
βr: yw → r
wobei:
s: sagittale Abbildung
r: radiale Abbildung
Legt man eine homogene Intensitätsverteilung
in der x, y-Ebene der Feldwabe zugrunde, so erhält man durch die Feldlinsenabbildung die Intensitätsverteilung
Er (s, r)
in der Retikelebene. Die Indizierung r steht nachfolgend für die Retikelebene.
Ist die Abbildung verzeichnungsfrei, so ist die Intensitätsverteilung in der Retikelebene ebenfalls homogen
Da der Scanweg zum Feldrand hin zunimmt, wird die Scanenergie in der Retikelebene eine Funktion von Xr.
es gilt:
Für Δr < R0 und xr < R0 kann dies in erster Ordnung angenähert werden durch:
Legt man die nachfolgenden beispielhaften Feldparameter
R0 ± Δr = (100.0 ± 3.0)mm
a0 = 30°
für das zu beleuchtende Feld in der Retikelebene zugrunde, so steigt zum Feldrand xr = 50.0 mm bei homogener Intensitätsausleuchtung die Scanenergie auf
SE(xr = 50.0) = 1.15 . SE(xr = 0.0)
an. Bei verzeichnungsfreier Abbildung ergibt sich somit eine Uniformity- oder Gleichmäßigkeitsfehler:
Bei
R0 ± Δr = (200.0 ± 3.0) mm
a0 = 14,5°
ergibt sich:
SE(xr = 50.0) = 1.03 . SE(xr = 0.0).
Bei verzeichnungsfreier Abbildung folgt somit ein Uniformity-Fehler von
Für größere Radien R0 des Feldbogens und kleinere Bogenwinkel α0 ist der Anstieg der Scanenergie zum Feldrand wesentlich geringer.
Die Gleichmäßigkeit kann erfindungsgemäß erheblich verbessert werden, wenn man den Feldspiegel derart formt, daß die Feldlinsenabbildung in der Retikelebene azimutal verzeichnet erfolgt, d. h. man führt einen ortsabhängigen Abbildungsmaßstab βs: xw → s ein.
Allgemein gilt, daß die Bestrahlungsstärke E (Intensität) als Quotient aus Strahlungsfluß dΦ und Flächenelement dA, auf das der Strahlungsfluß trifft, definiert ist, somit:
Das Flächenelement ist für den Fall des Ringfeldes gegeben durch
A = ds.dr
Liegt in azimutaler Richtung Verzeichnung vor, so verhält sich die verzeichnete Intensität in der Retikelebene
reziprok zum Quotienten aus verzeichnetem Bogenelement dsv und unverzeichnetem Bogenelement dsV=0.
Da bei unverzeichneter Abbildung
dsV=0 α dxw,
gilt, folgt:
Durch die Variation des Quotienten (ds/dxW) kann die Intensität
in der Retikelebene beeinflußt werden.
Der Zusammenhang zwischen Scanenergie SE (xr) und azimutalem Abbildungsmaßstab βs soll nachfolgend abgeleitet werden. Es ist:
Die Intensität E (xr, yr) läßt sich zerlegen in
E(xr, yr) = g(r) . f(s).
Für Δr < R und Δr < xr soll g(r) unabhängig von xr, f(s) unabhängig von y sein.
Da s und xr gemäß
direkt miteinander gekoppelt sind, läßt sich SE(xr) auch als Funktion von s schreiben:
SE(s) = ∫ f(s) . g(r)dy,
da f(s) unabhängig von y folgt:
wegen
ist:
Da
und
unabhängig von s ist, folgt:
Berücksichtigt man die Kopplung von s und xr, so folgt:
über den Quotienten
kann somit die Scanenergie direkt eingestellt werden, wobei Xr die x- Komponente eines Feldpunktes auf dem Bogen ist.
Aus einem vorgegebenen Verlauf der Scanenergie SE(xr) bzw. SE(s) in der Retikelebene läßt sich mit diesen Formeln der azimutale Abbildungsmaßstab βs berechnen.
die Konstante c' erhält man aus der Randbedingung, daß der Wabenrand
auf den Feldrand smax abgebildet werden muß.
s(xw) ist folglich als Funktion von xw, bekannt:
Oben genannte Gleichung für βS soll beispielhaft für konstante Scanenergie SE (xr) in der Retikelebene gelöst werden.
Für konstente Scanenergie SE0 in der Retikelebene leitet sich der Abbildungsmaßstab wie folgt ab:
und damit:
Nachfolgend soll ein Beleuchtungssystem mit:
Wabe: xwxyw = 17,5 mm × 1,0 mm
Feld: r × s = 105 mm × 6 mm
s (xw = 8.75) = 52.5 mm
betrachtet werden. Hierfür ist:
c" = 954.983,
somit
Generiert das Design der Feldlinse diesen Verlauf des azimutalen Abbildungsmaßstabes, so ergibt sich für das beispielhaft oben definierte System in der Retikelebene eine konstante Scanenergie.
Bei der Variation des azimutalen Abbildungsmaßstabes βs gilt es für eine Anwendung in EUV-Lithographiesystemen zu berücksichtigen, daß die Feldlinse neben der Feldformung auch die Abbildung der sekundären Lichtquellen in die Eintrittspupille des Objektiv bestimmt. Dies, wie auch die geometrischen Randbedingungen, lassen eine beliebig große Verzeichnungskorrektur nicht zu.
Die zuvor beschriebene Uniformity-Korrektur ist nicht auf das beispielhaft beschriebene Beleuchtungssystem mit einer Feldwabenplatte beschränkt, sondern allgemein bei grazing incidence Feldspiegeln einsetzbar.
Voraussetzung ist das Vorhandensein einer reelen oder virtuellen Ebene mit sekundären Lichtquellen bzw. eine Blendenebene. Insbesondere bei Köhlerschen Beleuchtungssystemen ist dies immer der Fall. Die oben genannte reelle oder virtuelle Ebene wird in der Eintrittspupille des Objektivs abgebildet, wobei in der Pupillenebene dieser Abbildung - der Retikelebene - das Ringfeld erzeugt wird.
Nachfolgend sollen einige Ausführungsbeispiele von Beleuchtungssystemen angegeben werden, bei denen die Gleichmäßigkeit der Scanenergie durch eine erfindungsgemäß verzeichnete Abbildung der Feldlinse eingestellt wurde. Zunächst soll eine Anordnung umfassend eine Feldlinseneinheit mit zwei torischen Spiegeln ohne konische Konstanten betrachtet werden.
Ein besonderer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Asphärisierung der Oberflächen anzugeben, die zum einen eine gute Gleichmäßigkeit der Scanenergie gewährleistet und bei der andererseits die Telezentrie gegenüber der unverzeichneten Abbildung nicht wesentlich verschlechtert wird. Dabei sollen die Kippwinkel und Abstände der Spiegel konstant gehalten werden.
Die aufgeführten Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Parameter dargestellt und verglichen:
maximaler Telezentriefehler übers Feld für die zentrale Wabe
Δ = max = [iist - isoll]max in [mrad]
geometrische Parameter von Feldspiegel 1: Rx, Ry, Kx,Ky
geometrische Parameter von Feldspiegel 2: Rx, Ry, Kx,Ky
Für eine Feldlinse mit rein sphärischen x- und y-Querschnitten erhält man folgende Kenngrößen:
Uniformity = 10.7%
Δimax = 0.24 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -290.18, Ry = -8391.89, Kx = 0.0, Ky = 0.0
Feldspiegel 2: Rx = -1494.60, Ry = -24635.09, Kx = 0.0, Ky = 0.0
In Fig. 3 ist der Verlauf der Scanenergie über x in der Retikelebene als durchgezogene Linie aufgetragen. Die Scanenergie steigt zum Feldrand auf 124% ausgehend von 100% in der Feldmitte an. Die Berechnung berücksichtigt dabei nur die Abbildung der zentralen Wabe.
Dieser Zusammenhang bleibt jedoch auch für das Gesamtsystem erhalten, wie das in Fig. 4 dargestellte Ergebnis für alle Feldwaben zeigt. Die durchgezogene Linie stellt die Scanenergie für torische Feldspiegel ohne konische Konstanten dar.
Aus der Gegenüberstellung der Ergebnisse von Fig. 3 und Fig. 4 wird aus einem Vergleich der Kurven, die deckungsgleich sind, offensichtlich, daß folgende Näherungen in der numerischen Betrachtung möglich sind:
Reduktion des Problems auf die Abbildung der zentralen Wabe
Δr < R: Abbruch der Taylor-Reihe nach der ersten Ordnung.
Nachfolgend sollen Systeme umfassend torische Feldspiegel vorgestellt werden, bei denen die konischen Konstanten freigegeben und die Feldlinsenspiegel nachoptimiert wurden, wobei ihr Kippwinkel und ihre Position beibehalten wurde.
1. Ausführungsbeispiel
Uniformity = 2.7%
Δimax
= 1.77 mrad
Feldspiegel
1
: Rx
= -275.24, Ry
= -7347.29, Kx
= -3.813, Ky
= -385.81
Feldspiegel
2
: Rx
= 1067.99, Ry
= 14032.71, Kx
= -667.20,
Ky
= -25452.70
Die gestrichelte Kurve in Fig. 3 zeigt den vom Design für die zentrale Wabe her erwarteten Verlauf der Scanenergie, in Fig. 4 ist die mit dem Gesamtsystem aller Waben erhaltene Scanenergie dargestellt.
Die notwendigen Pfeilhöhenkorrekturen an den beiden Feldspiegeln sind in den Abbildungen Fig. 5 und Fig. 6 als Höhenlinienplot dargestellt. Die Bereiche sind entsprechend der Ausleuchtung der Spiegel begrenzt. Die maximalen Pfeilhöhenkorrekturen liegen in der Größenordnung von 200 µm.
Die sich für oben genanntes Ausführungsbeispiel ergebende Telezentrieverletzung von 1.77 mrad ist für ein Lithographiesystem nicht tragbar.
Nachfolgende Ausführungsbeispiele sind so ausgewählt, daß die Telezentrieverletzung in der Retikelebene maximal 1.0 mrad beträgt.
2. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 4.6
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -282.72, Ry = -7691.08, Kx = -2.754, Ky, = -474.838
Feldspiegel 2: Rx = 1253.83, Ry = 16826.99, Kx = -572.635, Ky = -32783.857
3. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 5.1%
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -285.23, Ry = -8391.89, Kx = -2.426, Ky = -365.801
Feldspiegel 2: Rx = 1324.42, Ry = 24635.09, Kx = -568.266, Ky = -31621.360
4. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 5.1%
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -280.08, Ry = -8391.89, Kx = -2.350, Ky = 0.0
Feldspiegel 2: Rx = 1181.53, Ry = 24635.09, Kx = -475.26, Ky = 0.0
5. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 6.0 %
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -290.18, Ry = -8391.89, Kx = -2.069, Ky = -290.182
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = -503.171, Ky = -1494, 602
6. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 7.0%
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -290.18, Ry = -8391.89, Kx = -1.137, Ky = 0.0
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = -305.384, Ky = 0.0
7. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 7.8%
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -288.65, Ry = -8466.58, Kx = -0.566, Ky = 139.337
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = 0.0, Ky = 0.0
8. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 7.8
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -288.59, Ry = -8391.89, Kx = -0.580, Ky = 111.346
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = 0.0, Ky = 0.0
9. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 8.1
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -288.45, Ry = -8391.89, Kx = -0.574, Ky = 0.0
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = 0.0, Ky = 0.0
10. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 8.5%
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -290.18, Ry = -8391.89, Kx = -0.384, Ky = -290.182
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = 0.0, Ky = 0.0
11. Ausführungsbeispiel
Freie Parameter
Uniformity = 8.6%
Δimax = 1.00 mrad
Feldspiegel 1: Rx = -290.18, Ry = -8391.89, Kx = -0.367, Ky = 0.0
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = 0.0, Ky = 0.0
Die Ergebnisse für die verschiedenen Ausführungsbeispiele werden in nachfolgender Tabelle zusammengefaßt, wobei die freien Parameter mit einem Kreuz markiert sind:
Hieraus ergibt sich, daß Feldspiegel 1 und Feldspiegel 2 nahezu zu gleichen Teilen die Scanenergie-Uniformity verbessern, wobei den Hauptanteil hierfür die x-Parameter tragen, die letztendlich den azimutalen Abbildungsmaßstab βS bestimmen.
Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen nur eine passive Korrektur der Gleichmäßigkeit untersucht wurde, bei der im wesentlichen nur die Oberfläche "verbogen" wurde, soll nachfolgend eine aktive Variante der Erfindung beschrieben werden. Die Betätigung kann hierbei mittels von mechanischen Stellgliedern erfolgen. Wie zuvor dargelegt, werden schon große Verbesserungen der Gleichmäßigkeit erzielt, wenn man nur die x-Parameter verändert. Variiert man zudem nur die konischen Konstanten in x-Richtung, so haben die Pfeilhöhendifferenzen über der gesamten Fläche das gleiche Vorzeichen. Die Abbildungen Fig. 7 und Fig. 8 zeigen die Pfeiihöhendifferenzen für das Ausführungsbeispiel 6. Hier wurden die konischen Konstanten in x-Richtung für die Feldspiegel 1 und 2 variiert. Die maximalen Pfeilhöhendifferenzen betragen 250 µm für den Feldspiegel 1 und 100 µm für den Feldspiegel 2. Die Uniformity verbessert sich dabei von 10.7% auf 7.0% bei einer Telezentrierverletzung von 1.0 mrad in der Retikelebene und 4.0 mrad in der Waferebene. Durch aktive Manipulation an der Feldlinse kann demnach die Uniformity der Scanenergie um ± 3.7 korrigiert werden.
Für den Fall, daß nur die konischen Konstanten in x-Richtung variiert werden, sind die Pfeilhöhenänderungen fast nur von x abhängig.
Für die Pfeilhöhe pfhref der Referenzfläche gilt:
Für die Pfeilhöhe pfhref der manipulierten Fläche gilt
wobei ρ = 1/R die Krümmung ist.
Damit ergibt sich für die Pfeilhöhendifferenz Δpfh:
Δpfh (x, y) = pfhakt (x, y) - pfhref (x, y)
Im Ausführungsbeispiel 6 sind:
Feldspiegel 1: Rx = -290.18, Ry = -8391.89, Kx = -1.137, Ky = 0.0
Feldspiegel 2: Rx = 1494.60, Ry = 24635.09, Kx = -305.384, Ky = 0.0.
Besonders bevorzugt sind die Aktuatoren bzw. mechanischen Stellglieder an den Spiegeln auf Äquipotentiallinien 20 (Orte gleicher Pfeilhöhendifferenz) angeordnet. Diese Reihen gleicher Aktuatoren verlaufen in zuvor beschriebenen Aufführungsbeispiel nahezu parallel zur y-Achse. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es daher nicht erforderlich, ein zweidimensionales Feld von Aktuatoren anzusteuern, sondern ausreichend, nur eine Zeile von verschiedenen Aktuator-Reihen anzusteuern.
Auf Feldspiegel 2 kann man sich zum Beispiel eine Anordnung der Aktuatorzeilen wie in Fig. 9 dargestellt vorstellen. Eine technische Realisierung bestünde in der Ausbildung der gesamten Aktuatorzeile als Aktuatorbalken. Wird der Balken betätigt, so wird die gesamte Aktuatorzeile angehoben bzw. abgesenkt.
Eine aktive Korrektur der Gleichmäßigkeit mit Hilfe der zuvor beschriebenen Aktuatoren kann wie folgt vorgenommen werden:
Der Verlauf der Scanenergie SEDes(xr) in der Retikelebene ist aufgrund des geometrischen Designs der Feldlinse festgelegt.
Nun wird die Scanenergie SEw(xw) in der Waferebene gemessen, wobei in diesem Ergebnis alle Schicht-, Absorptions- und Vignettierungseffekte enthalten sind.
Für den Lithographieprozeß muß SEw(xw) unabhängig von xw sein. Falls dies nicht der Fall ist, muß der xw-abhängige Offset durch das Beleuchtungssystem vorgehalten werden.
Da es sich bei der Abbildung von Retikel- zu Waferebene um eine nahezu ideale Abbildung handelt, kann SEw(xw) direkt in die Retikelebene SEw(xr) umgerechnet werden.
Normiert man die Designvorgabe SEDes(xr) und die gemessene Verteilung SEw(xr) für xr = 0.0 auf 100%, so beträgt die Sollvorgabe
bestimmt den azimutalen Abbildungsmaßstab βs und daraus wiederum die notwendigen Korrekturen für die Feldlinse.
Besteht eine Differenz zwischen Soll- und/Istwert, so können beispielsweise zeitabhängige bzw. settingabhängige Abweichungen in gewissen Grenzen mit den zuvor beschriebenen Aktuatoren korrigiert werden. Mit einer manipulierbaren Feldlinse lassen sich bis zu ± 2.5% Uniformity, mit zwei manipulierbaren Feldlinsen bis zu ± 5.0% Uniformity korrigieren.
Bei statischen Abweichungen wie z. B. Abweichungen aufgrund von Schichten, Absorptionen, etc. können diese in einem geänderten Feldlinsendesign berücksichtigt werden; eine Korrektur mit Aktuatoren ist dann nicht erforderlich.
Durch die Erfindung wird erstmals eine verlustfreie Kontrolle der Scanenergie erreicht, wobei der feldabhängige Scanweg die Schicht-, Absorptions- und Vignettierungseffekte im statischen Design der Feldlinse berücksichtigen kann. Darüber hinaus schlägt die Erfindung eine dynamische Steuerung mit aktiven Feldspiegeln für zeitabhängige bzw. settingabhängige Effekte vor. Läßt man einen Telezentriefehler von ± 4.0 mrad in der Waferebene zu, so kann die Uniformity-Korrektur bis zu ± 5% betragen.

Claims (21)

1. Beleuchtungssystem für die Scanning-Lithographie mit Wellenlängen ≦ 193 nm, insbesondere die EUV-Lithographie, zur Ausleuchtung eines Schlitzes, umfassend
  • 1. 1.1 eine Lichtquelle
  • 2. 1.2 mindestens einen Feldspiegel oder eine Feldlinse dadurch gekennzeichnet, daß
  • 3. 1.3 der/die Feldspiegel oder die Feldlinse(n) derart geformt sind, daß das beleuchtete Feld in der Retikelebene senkrecht zur Scanrichtung verzeichnet ist.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß optische Komponenten zur Transformierung der Lichtquelle(n) in sekundäre Lichtquelle(n) vorgesehen sind.
3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Komponenten zur Transformation mindestens einen Spiegel umfassen, der in Rasterelemente gegliedert ist.
4. Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterelemente Feldwaben sind.
5. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem einen weiteren Spiegel mit Rasterelementen aufweist, der in der Ebene der sekundären Lichtquellen angeordnet ist.
6. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldspiegel oder die Feldlinse derart geformt sind, daß die sekundären Lichtquellen in die Austrittspupille des Beleuchtungssystems bzw. Eintrittspupille des Objektives abgebildet werden.
7. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldspiegel oder die Feldlinse derart geformt sind, daß mit Hilfe des(der Feldspiegel oder der Feldlinsen) eine vorgegebene Intensitätsverteilung und/oder Telezentrie und/oder Formung des auszuleuchtenden Feldes erreicht werden.
8. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem ein Ringfeldsystem mit gebogenem Schütz ist und die statische Beleuchtungsintensität im gebogenen Schlitz azimutal abnimmt.
9. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem ein Ringfeldsystem mit gebogenem Schlitz ist und die Beleuchtungsintensität im gebogenen Schlitz azimutal zunimmt.
10. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Uniformität der Scanenergie in der Retikelebene im Bereich 100 ± 7%, bevorzugt 100 ± 5%, besonders bevorzugt 100 ± 3% liegt.
11. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Feld- bzw. die Feldspiegel toroidförmig ausgebildet sind.
12. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die azimutale Verzeichnung durch Änderung der Flächenparameter des bzw. der toroidförmigen Feldspiegel senkrecht zur Scanrichtung erreicht wird.
13. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die azimutale Verzeichnung durch Änderung der Flächenparameter des bzw. der toroidförmigen Feldspiegel parallel und senkrecht zur Scanrichtung erreicht wird.
14. Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Feldspiegel Aktuatoren zur aktiven Beeinflussung der Spiegeloberfläche und damit der Verzeichnung umfassen.
15. Beleuchtungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren in Reihen parallel zur Scan-Richtung des Feldspiegels angeordnet sind.
16. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Telezentriefehler der Feldlinse (n) höchstens ± 4.0 mrad, vorzugsweise ± 1.0 mrad in der Retikelebene beträgt.
17. EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie,
  • 1. 17.1 mit einer Maske auf einem Trägersystem,
  • 2. 17.2 einem Projektionsobjektiv,
  • 3. 17.3 einem lichtempfindlichen Objekt auf einem Trägersystem, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 4. 17.4 die EUV-Projektionsbelichtungsanlage ein Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt.
18. Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem hinsichtlich
  • - Geometrie des beleuchtenden Feldes auf der Maske
  • - numerischer Apertur
  • - Pupillenlage an das Projektionsobjektiv angepaßt ist.
19. EUV-Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als Scanning-System ausgeführt ist.
20. Verfahren zur statischen Korrektur der Scanenergie in einer EUV- Projektionsbelichtungsanlage gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, umfassend folgende Schritte:
  • 1. 20.1 es wird eine vorbestimmte Gleichmäßigkeit der Scanenergie im zu beleuchtenden Schlitz vorgegeben.
  • 2. 20.2 es wird die Form der Feldlinse ermittelt, bei der durch den Verlauf des azumitalen Abbildungsmaßstabes βs die vorbestimmte Gleichmäßigkeit erreicht wird.
21. Verfahren zur dynamischen Korrektur der Scanenergie in einem EUV- Projektionssystem gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, umfassend die folgenden Schritte:
  • 1. 21.1 die Scanenergie SEw(xw) in der Waferebene wird gemessen.
  • 2. 21.2 die gemessene Scanenergie SEw(Xw) wird mit einer vorgegebenen SEVORGABE(xw) Scanenergie verglichen.
  • 3. 21.3 bei Abweichung werden die entsprechenden Aktuatoren des Feldspiegels betätigt, bis SEw(xw) dem vorgegebenen Wert SEVORGABE(xw) entspricht, so daß eine vorbestimmte Gleichmäßigkeit erreicht wird.
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