DE10257766A1 - Verfahren zur Einstellung einer gewünschten optischen Eigenschaft eines Projektionsobjektivs sowie mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung einer optischen Abbildungseigenschaft eines Projektionsobjektivs (20), das Teil einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage (10) ist, mit der sich ein in einer Objektebene (22) des Projektionsobjektivs (20) angeordnetes Retikel (24) durch das Projektionsobjektiv (20) hindurch auf eine in einer Bildebene (28) angeordnete lichtempfindliche Oberfläche (26) abbilden läßt. Zunächst wird eine Immersionsflüssigkeit (38) in einen Zwischenraum (40) zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche (26) und einer dieser Oberfläche (26) zugewandten Endfläche (42) des Projektionsobjektivs (20) eingebracht. Anschließend wird eine Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs (20) ermittelt. Daran schließt sich ein Vergleich der ermittelten Abbildungseigenschaft mit einer Soll-Abbildungseigenschaft an. Schließlich wird die Temperatur der Immersionsflüssigkeit (38) so lange verändert, bis die ermittelte Abbildungseigenschaft der Soll-Abbildungseigenschaft möglichst nahe kommt. Die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs (20) lassen sich durch die temperaturinduzierte Veränderung des Brechungsindexes der Immersionsflüssigkeit (38) präzise beeinflussen, was z. B. zur Kompensation einer sphärischen Aberration des Projektionsobjektivs (20) benutzt werden kann.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung einer optischen Abbildungseigenschaft eines Projektionsobjektivs, das Teil einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage ist, mit der sich ein in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Retikel durch das Projektionsobjektiv hindurch auf eine in einer Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnete lichtempfindliche Oberfläche abbilden läßt. Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage zur Abbildung eines in einer Objektebene eines Projektionsobjektivs angeordneten Retikels durch das Projektionsobjektiv hindurch auf eine in einer Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnete lichtempfindliche Oberfläche, mit Mitteln zum Einbringen einer Immersionflüssig keit in einen Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche und einer dieser Oberfläche zugewandten Endfläche des Projektionsobjektivs. Die Erfindung betrifft außerdem eine derartige Projektionsbelichtungsanlage, bei der in den genannten Zwischenraum bereits eine Immersionsflüssigkeit eingebracht ist.
- Ein Verfahren der genannten Art ist allgemein im Stand der Technik bekannt. So läßt sich bei zahlreichen Projektionsobjektiven mikrolithografischer Projektionsbelichtungsanlagen die räumliche Lage einzelner optischer Komponenten mit Hilfe von Manipulatoren so verändern, daß sich die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs verbessern. Die Lageveränderung der betreffenden optischen Komponenten zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs erfolgt dabei am fertig montierten Projektionsobjektiv, und zwar in der Regel noch vor dessen erstmaliger Inbetriebnahme. Diese Art der Feinjustierung kann aber auch zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommen werden, um beispielsweise alterungsbedingte Verschlechterungen der Abbildungseigenschaften zu kompensieren. Häufig geht man bei diesen Verfahren so vor, daß man eine oder mehrere Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs mit Hilfe eines in dessen Bildebene angeordneten Sensors erfasst. Sodann beobachtet man, wie sich Lageveränderungen einzelner optischer Komponenten auf die Abbildungseigenschaften auswirken. Durch mehr oder weniger zielgerichtete Justage der optischen Komponenten können auf diese Weise die optischen Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs optimiert werden.
- Eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art ist aus der
EP 0 023 231B1 bekannt. Diese bekannte Projektionsbelichtungsanlage weist zur Aufnahme eines Trägers für eine zu belichtende Halbleiterscheibe einen oben offenen Behälter auf, dessen oberer Rand höher liegt als die untere Begrenzungsfläche des Projektionsobjektivs. Der Behälter ist mit Zu- und Ableitungen für eine Immersionsflüssigkeit versehen, die in einem Flüssigkeitskreislauf umgewälzt wird. Die Immersionsflüssigkeit füllt beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage den Zwischenraum aus, der zwischen der zu belichtenden Halbleiterscheibe und einer dieser zugewandten Grenzfläche des Projektionsobjektivs verbleibt. Durch den höheren Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit im Vergleich zu Luft wird das Auflösungsvermögen des Projektionsobjektivs vergrößert. - Die bekannte Projektionsbelichtungsanlage weist ferner eine in dem Flüssigkeitskreislauf angeordnete Einrichtung zur Temperierung der Immersionsflüssigkeit auf. Auf diese Weise läßt sich die Temperatur der zu belichtenden Halbleiterscheibe konstant halten, so daß durch Wärmebewegungen der Halbleiterscheibe hervorgerufene Abbildungsfehler zu vermieden werden.
- Die Verwendung von Immersionsflüssigkeiten bei mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlagen ist auch aus der
JP 10-303 114 A - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine mikrolithografische Projektionsbelichtunsanlage der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem sich die optischen Abbildungseigenschaften eines fertig montierten Projektionsobjektivs noch leichter und wirkungsvoller verbessern lassen.
- Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe durch folgende Schritte gelöst:
- a) Einbringen einer Immersionsflüssigkeit in einen Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Ober fläche und einer dieser Oberfläche zugewandten Endfläche des Projektionsobjektivs;
- b) Ermitteln einer Abbildungseigenschaft der Projektionsobjektivs;
- c) Vergleichen der ermittelten Abbildungseigenschaft mit einer Soll-Abbildungseigenschaft;
- d) Verändern der Temperatur der Immersionsflüssigkeit so lange, bis die ermittelte Abbildungseigenschaft der Soll-Abbildungseigenschaft möglichst nahe kommt.
- Zur Verbesserung der optischen Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs wird die Erkenntnis genutzt, daß die Immersionsflüssigkeit eine optische Komponente der Projektionsbelichtungsanlage darstellt, die deren optische Eigenschaften im Prinzip genau so beeinflusst wie etwa die im Projektionsobjektiv angeordneten Linsen. Anstatt nun (ausschließlich) die Linsen oder andere optische Komponenten im Projektionsobjektiv mechanisch im Strahlengang des Projektionsobjektivs zu justieren, nutzt die Erfindung die Möglichkeit, den Brechungsindex der optischen Komponente "Immersionsflüssigkeit" über deren Temperatur zu beeinflussen.
- Zwar läßt sich im Prinzip auch der Brechungsindex der im Projektionsobjektiv enthaltenden optischen Komponenten über die Temperatur verändern, doch ist dort eine Temperaturveränderung ungleich schwerer herbeizuführen, da die für die Linsen u. ä. verwendeten Materialien eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, wodurch die Einstellung einer homogenen Temperaturverteilung über das gesamte optisch wirksame Volumen hinweg erheblich erschwert wird. Die Temperatur der Immersionsflüssigkeit läßt sich hingegen relativ einfach auf einen vorgebbaren Wert bringen und über den entsprechenden optisch wirksamen Bereich hinweg konstant halten, z. B. indem die Flüssigkeit umgewälzt wird.
- Da der Brechungsindex zahlreicher als Immersionsflüssigkeit geeigneter Flüssigkeiten nur recht schwach und – innerhalb kleiner Temperaturintervalle – annähernd linear von der Temperatur abhängt, läßt sich der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit sehr präzise über die Temperatur einstellen. So läßt sich beispielsweise bei einer für eine Wellenlänge von 193 nm ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, bei der der Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche und der Endfläche des Projektionsobjektivs mit einer 1 mm dicken Wasserschicht aufgefüllt ist, der Brechungsindex von n = 1,45 um ein hundertstel Promill verändern, indem die Temperatur um 50 mK erhöht oder erniedrigt wird.
- Theoretisch ist es möglich, zur Ermittlung der Abbildungseigenschaft ein zusätzliches optisches System derart in der Bildebene des Projektionsobjektivs zu positionieren, daß ein von dem Projektionsobjektiv erzeugtes Bild unmittelbar auf einem Schirm oder durch ein Okular hindurch beobachtet werden kann. Vorzugsweise jedoch wird die Abbildungseigenschaft ermittelt, indem ein Testretikel durch das Projektionsobjektiv und die Immersionsflüssigkeit hindurch auf ein in der Bildebene angeordnetes lichtempfindliches Element abgebildet wird. Die Abbildungseigenschaften lassen sich dann reproduzierbar und quantifizierbar ermitteln, indem das auf dem lichtempfindlichen Element gespeicherte Bild mit an sich bekannten Vorrichtungen vermessen wird. Als lichtempfindliches Element kommt bei spielsweise eine Fotoemulsion in Betracht.
- Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das lichtempfindliche Element eine Sensoreinrichtung, insbesondere ein CCD-Sensor, ist. Ruf diese Weise kann das in der Bildebene erzeugte Bild unmittelbar, d. h. ohne Entwicklung einer Fotoemulsion o. ä., erfasst und ausgewertet werden, um die Abbildungseigenschaften zu ermitteln.
- Alternativ hierzu kann die Abbildungseigenschaft auch unter Verwendung eines Interferometers ermittelt werden, wie es beispielsweise aus der WO 01/632 33 A1 bekannt ist.
- Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich alle optischen Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs verbessern, die durch die Immersionsflüssigkeit beeinflußbar sind. So kann es sich beispielsweise bei der zu verbessernden optischen Abbildungseigenschaft um eine durch das Projektionsobjektiv verursachte sphärische Aberration handeln. Derartige sphärische Aberrationen treten insbesondere bei Projektionsobjektiven mit hoher numerischer Apertur auf.
- Bei der zu verbessernden optischen Eigenschaft kann es sich aber beispielsweise auch um die Brennweite des Projektionsobjektivs handeln. Da zur hochauflösenden Abbildung der in dem Retikel enthaltenen abzubildenden Strukturen auf der lichtempfindlichen Oberfläche letzere sehr genau in der Brennebene des Projektionsobjektivs angeordnet sein muß, weisen herkömmliche Projektionsbelichtungsanlagen häufig eine Verstellmöglichkeit auf, mit der der Träger der lichtempfindlichen Oberfläche entlang der optischen Achse des Projektionsobjektivs bewegt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die licht empfindliche Oberfläche in die Brennebene des Projektionsobjektivs justieren. Diese mechanischen Verstelleinrichtungen sind allerdings konstruktiv relativ aufwendig. Durch Verändern der Temperatur der Immersionsflüssigkeit läßt. sich erfindungsgemäß auf sehr einfache Weise die Brennweite des Projektionsobjektivs beeinflussen, so daß auf eine Verstellmöglichkeit für den Träger der lichtempfindlichen Oberfläche verzichtet werden kann.
- Bei einer Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch eine in der Bildebene anordenbare Sensoreinrichtung, insbesondere einen CCD-Sensor, eine Temperaturregelungseinrichtung zur Einstellung einer Soll-Temperatur der Immersionsflüssigkeit, und einer mit der Sensoreinrichtung und der Temperaturregelungseinrichtung verbundenen Recheneinheit, mit der aus von der Sensoreinrichtung erzeugten Signalen die Soll-Temperatur der Immersionsflüssigkeit bestimmbar ist.
- Eine derartige Projektionsbelichtungsanlage erlaubt eine automatisierte Verbesserung der optischen Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs durch Verändern der Temperatur der Immersionsflüssigkeit. Die Recheneinheit kann dabei z. B. so ausgelegt werden, daß sie aus den von der Sensoreinrichtung erzeugten Signalen die Abbildungseingenschaften des Projektionsobjektivs ermittelt und mit einer Soll-Abbildungseigenschaft vergleicht. In einem Regelvorgang veranlasst dann die Recheneinheit die Temperatursteuerungseinrichtung, die Temperatur der Immersionsflüssigkeit so lange zu verändern, bis die von der Sensoreinrichtung erfasste Abbildungseigenschaft der Soll-Abbildungseigenschaft möglichst nahekommt. Eine derartige Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht es einem Betreiber, bestimmte Verschlechterungen der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs automatisch, d. h. ohne Hinzuziehung von Spezialisten, durch eine Veränderung des Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit zu kompensieren. Als Ursache für die Verschlechterungen kommen z. B. alterungsbedingte Materialveränderungen oder Schwankungen des Luftdrucks in Betracht.
- Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Immersionsflüssigkeit, deren Temperatur so gewählt ist, daß durch die Immersionsflüssigkeit eine dem Projektionsobjektiv eigene sphärische Aberration kompensiert ist.
- Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
-
1 eine vereinfachte Darstellung einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage in einem Längsschnitt; -
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus1 , in dem ein Strahlengang im Bereich einer Immersionsflüssigkeit angedeutet ist; -
3 den Ausschnitt gemäß2 , jedoch nach Erhöhung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit; -
4 einen der2 entsprechenden vergrößerten Ausschnitt aus einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer anderen Abbildungsoptik; -
5 den Ausschnitt gemäß4 , jedoch nach Erhöhung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit; -
6 eine vereinfachte Darstellung einer anderen mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer in der Bildebene angeordneten Sensoreinrichtung in einem Längsschnitt. -
1 zeigt eine insgesamt mit10 bezeichnete mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage in einem Längsschnitt. Die Projektionsbelichtungsanlage10 weist eine Beleuchtungseinrichtung12 zur Erzeugung eines Projektionslichtbündels13 auf, die eine Projektionslichtquelle14 , eine mit16 angedeutete Beleuchtungsoptik und eine Blende18 umfasst. - Die Projektionsbelichtungsanlage
10 hat ferner ein Projektionsobjektiv20 , das ein in seiner Objektebene22 angeordnetes Retikel24 verkleinert auf eine lichtempfindliche Oberfläche26 abbildet, die in einer Bildebene28 des Projektionsobjektivs20 angeordnet ist. Das Projektionsobjektiv20 enthält eine Vielzahl optischer Komponenten, von denen in1 nur einige beispielhaft dargestellt und nicht näher bezeichnet sind. - Bei der lichtempfindlichen Oberfläche
26 kann es sich beispielsweise um einen Fotolack handeln, der auf einem Träger30 , z. B. einem Siliziumwafer, aufgebracht ist. Der Träger30 ist am Boden eines wannenartigen, nach oben offenen Behälters32 befestigt, der durch eine mit36 bezeichnete erste Verfahreinrichtung parallel zur Bildebene verfahrbar ist. Der Behälter32 ist mit einer Immersionsflüssigkeit38 soweit aufgefüllt, daß ein Zwischenraum40 zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche26 und einer dieser Oberfläche26 zugewandten Endfläche42 des Projektionsobjektivs20 vollständig mit der Immersionsflüssigkeit38 gefüllt ist. - In dem Behälter
32 ist außerdem eine Temperiereinrichtung44 vorgesehen, die als reine Heizeinrichtung, aber auch als kombinierte Heiz-/Kühleinrichtung ausgeführt sein kann. Außerdem ist an dem Behälter32 ein Temperaturfühler46 befestigt, der die Temperatur der Immersionsflüssigkeit38 mit hoher Genauigkeit erfasst. - Die Temperiereinrichtung
44 und der Temperaturfühler46 sind über die Verfahrbewegung des Behälters32 nicht behindernde Leitungen mit einem Temperaturregler48 verbunden, der einen Schiebeschalter50 zur Einstellung einer Führungstemperatur aufweist. - Das Retikel
24 , dessen Strukturen auf der lichtempfindlichen Oberfläche26 abgebildet werden sollen, ist mit Hilfe einer zweiten Verfahreinrichtung52 in der Objektebene22 verfahrbar, so daß nach und nach sämtliche strukturierten Bereiche des Retikels24 auf der lichtempfindlichen Oberfläche26 abgebildet werden können. - Die Projektionsbelichtungsanlage
10 funktioniert auf folgende Weise:
Das von der Beleuchtungseinrichtung12 erzeugte Projektionslichtbündel13 durchtritt die Strukturen des Retikels24 und gelangt von dort in das Projektionsobjektiv20 . Durch dieses werden die Strukturen, die von dem Projektionslichtbündel13 durchtreten werden, verkleinert auf der lichtempfindlichen Oberfläche26 abgebildet. Um die gesamte Fläche des Retikels24 auf der lichtempfindlichen Oberfläche26 abzubilden, kann das Retikel24 in einem "step and scan"-Vorgang beleuchtet werden. Dabei wird der Gesamtbereich des Retikels24 scannend beleuchtet, indem das Retikel24 mit Hilfe der zweiten Verfahreinrichtung52 durch das von der Blende18 begrenzte Projektionslichtbündel hindurch bewegt wird. Der Behälter32 mit dem darin befestigten Träger30 führt während dieser Scanbewegung eine (meist gegenläufige) Bewegung mit Hilfe der ersten Verfahreinrichtung36 aus, dessen Verfahrgeschwindigkeit gegenüber derjenigen des Retikels24 um das Verkleinerungsverhältnis des Projektionsobjektivs20 herabgesetzt ist. - Bei dieser Verfahrbewegung des Behälters
32 wird die Endfläche42 des Projektionsobjektivs20 durch die vom Behälter32 mitgeführte Immersionsflüssigkeit38 bewegt, was zu einer Durchmischung der Immersionsflüssigkeit38 führt. Eine solche Durchmischung ist insofern erwünscht, als sich die Immersionsflüssigkeit38 aufgrund des durchtretenden Projektionslichts lokal erwärmen kann, so daß der Temperaturfühler46 ansonsten möglicherweise nicht mehr die tatsächlich in dem Zwischenraum40 gegebene Temperatur erfassn würde. Falls die Durchmischung aufgrund der Verfahrbewegung des Behälters32 nicht ausreichen sollte, können selbstverständlich zusätzliche Mischeinrichtungen im Behälter32 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, den Behälter32 in einen Flüssigkeitskreislauf einzufügen, wie dies im Stand der Technik an sich bekannt ist. Die Temperiereinrichtung44 sowie der Temperaturfühler46 können dann neben einem ggfs. vorhandener Filter in diesen Temperaturkreislauf integriert sein. - Falls in einem Testvorgang bei der Justage des Projektionsobjektivs oder im späteren Betrieb durch Prüfung der hergestellten Wafer festgestellt wird, daß die Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs
20 nicht einer gewünschten Soll-Abbildungseigenschaft entspricht, z. B. weil die Abbildung auf der lichtempfindlichen Oberfläche26 durch sphärische Aberration verfälscht ist, so wird durch Betätigung des Schiebeschalters50 die Führungstempe ratur des Temperaturreglers48 verändert und die Belichtung wiederholt. Durch Verändern der Temperatur der Immersionsflüssigkeit38 verändert sich deren Brechungsindex. Die Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur ist – zumindest in kleinen Temperaturintervallen – bei vielen Immersionsflüssigkeiten38 annähernd linear, so daß sich auf recht einfache Weise in einem rekursiven Prozess eine Temperatur für die Immersionsflüssigkeit38 ermitteln läßt, bei der eine oder mehrere Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs20 verbessert sind. Die weitere Belichtung lichtempfindlicher Oberflächen26 erfolgt dann bei dieser zuletzt eingestellten Temperatur der Immersionsflüssigkeit38 . - Der Einfluss des Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit
38 auf die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs20 wird im folgenden anhand der2 bis5 näher erläutert. -
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus1 , in dem im Bereich des Zwischenraums40 zwischen der Endfläche42 des Projektionsobjektivs20 und der lichtempfindlichen Oberfläche26 ein Strahlengang angedeutet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in die Endfläche42 des Projektionsobjektivs20 eine plan-konvexe Abschlußlinse52 bündig abschließend eingelassen, die die letzte optische Komponente der mit54 lediglich angedeuteten Projektionsoptik des Projektionsobjektivs20 darstellt. In2 sind zu Illustrationszwecken mehrere Projektionslichtstrahlen56 ,58 ,60 eingezeichnet, die von den vorgelagerten optischen Komponenten der Projektionsoptik54 auf die Abschlußlinse52 geworfen werden. Die Darstellung ist stark schematisiert und nicht maßstäblich, um den Einfluß der Temperatur auf die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs20 besser erläutern zu können. - Das in
2 gezeigte Projektionsobjektiv20 erzeugt eine durch sphärische Aberration verfälschte Abbildung. Dies bedeutet, daß sich die Brennweiten der achsennahen Projektionslichtstrahlen56 und der achsenferneren Projektionslichtbündel58 und60 jeweils voneinander unterscheiden. In2 liegt nur die Brennebene der achsennahen Projektionslichtstrahlen56 in der Ebene der lichtempfindlichen Oberfläche26 , während die Brennebenen der achsenferneren Projektionslichtstrahlen58 und60 in dem Zwischenraum40 liegen. Der Abstand der Brennebenen von der lichtempfindlichen Oberfläche26 nimmt dabei zu, je weiter entfernt von der mit62 bezeichneten optischen Achse die Abschlußlinse52 von den Projektionslichtstrahlen56 ,58 ,60 durchtreten wird. -
3 zeigt den Ausschnitt aus2 , nachdem die Temperatur der Immersionsflüssigkeit38 erhöht wurde. Die Immersionsflüssigkeit38 weist nun einen höheren Brechungsindex auf als in dem in2 gezeigten Zustand. - Dies führt dazu, daß an der Grenzfläche zwischen der Abschlußlinse
52 und der Immersionsflüssigkeit38 die Projektionslichtstrahlen56 ,58 ,60 stärker gebrochen werden. Diese stärkere Brechung wirkt sich umso mehr aus, je weiter die Projektionslichtstrahlen von der optischen Achse62 entfernt sind, da die achsenferneren Projektionslichtstrahlen diese Grenzfläche unter einem größeren Winkel durchtreten. Dies führt dazu, daß sich die Brennweite des Projektionsobjektivs20 für die achsenferneren Strahlen verlängert, so daß im Idealfall bei entsprechend gewählter Temperatur die Brennebenen aller Projektionslichtstrahlen56 ,58 ,60 mit der Ebene zusammenfallen, in der die lichtempfindliche Oberfläche26 angeordnet ist. - Durch Veränderung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit
38 ist es somit möglich, eine dem Projektionsobjektiv20 immanente sphärische Abberation nachträglich zu kompensieren. -
4 zeigt einen der2 entsprechenden vergrößerten Ausschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem anderen Projektionsobjektiv120 . Dabei sind gegenüber -
2 veränderte Teile mit um 100 erhöhte Bezugsziffern bezeichnet. Die Projektionsoptik154 des Projektionsobjektivs120 weist, anders als die in den2 und3 gezeigte Projektionsoptik54 , keine immanente sphärische Aberration auf. Die Projektionslichtstrahlen156 ,158 ,160 treffen sich daher in einem Brennpunkt. Wie in4 zu erkennen ist, liegt dieser Brennpunkt jedoch nicht in der Ebene der lichtempfindlichen Oberfläche26 , d. h. das Projektionsobjektiv120 weist einen Fokusfehler auf. Ein solcher Fokusfehler könnte beispielsweise behoben werden, indem der Träger30 mit der lichtempfindlichen Oberfläche26 geringfügig mit Hilfe einer geeigneten Verfahreinrichtung in Richtung der optischen Achse62 verfahren wird. Die hierfür erforderliche Genauigkeit ist allerdings mit Hilfe mechanischer Verfahreinrichtungen nur mit großem technischen Aufwand realisierbar. - Wie
5 zeigt, kann durch eine Erhöhung der Temperatur der Immersionsflüssigkeit38 ebenfalls eine Vergrößerung der Brennweite des Projektionsobjektivs120 erzielt werden. Zwar wird dadurch eine sphärische Aberration eingeführt, die in5 nicht dargestellt ist. Die Auswirkungen einer solchen sphärischen Aberration können aber so gering sein, daß sie angesichts der Optimierung der Brennweite des Projektionsobjektivs vernachlässigbar oder aber durch andere Maßnahmen kompensierbar sind. -
6 zeigt ausschnittsweise ein weiteres Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit210 bezeichneten Projektionsbelichtungsanlage in einer an die1 angelehnten Darstellung. Auch hier sind gegenüber1 veränderte Teile mit um200 erhöhten Bezugsziffern versehen. -
6 zeigt die Projektionsbelichtungsanlage210 in einem Einstellmodus, bei dem der Träger30 gegen eine Sensoreinrichtung64 ausgetauscht ist. Bei der Sensoreinrichtung64 kann es sich beispielsweise um einen an sich bekannten CCD-Sensor handeln. In dem Einstellmodus ist eine lichtempfindliche Oberfläche66 der Sensoreinrichtung64 in der Bildebene28 des Projektionsobjektivs20 angeordnet. Auf diese Weise wird von der Sensoreinrichtung64 genau dasjenige Bild erfasst, dem während des normalen Projektionsmodus die zu belichtende lichtempfindliche Oberfläche26 ausgesetzt ist. Die Projektion erfolgt dabei mit einem besonderen Testretikel70 , das anstelle des normalen Retikels24 in der Objektebene22 des Projektionsobjektivs20 angeordnet ist. - Anstelle des CCD-Sensors kann auch in an sich bekannter Weise ein Interferometer als Sensoreinrichtung eingesetzt werden. Damit lassen sich Wellenfronten in Pupillenebenen erfassen. Im einzelnen ist dies in der oben bereits erwähnten WO 01/63233 A1 erläutert.
- Im Unterschied zur Projektionsbelichtungsanlage
10 aus1 weist die Projektionsbelichtungsanlage210 zusätzlich eine Recheneinheit68 auf, die mit einem Temperaturregler248 für die Temperiereinrichtung44 verbunden ist. Im Einstellmodus funktioniert die Projektionsbelichtungsanlage210 wie folgt:
Zunächst werden die auf dem Testretikel70 enthaltenen Strukturen von dem Projektionsobjektiv20 auf der lichtempfindlichen Oberfläche66 der Sensoreinrichtung64 abgebildet. Dieses Abbild wird von der Sensoreinrichtung64 erfasst und in digitaler Form der Recheneinheit68 übermittelt. Diese bestimmt aus den erhaltenen Daten eine Führungstemperatur, die an den Temperaturregler248 weitergegeben wird. Der Temperaturregle248 stellt nun sicher, daß die Immersionsflüssigkeit38 auf diese neue Führungstemperatur gebracht wird. Die Sensoreinrichtung64 erfasst das durch die Temperaturänderung veränderte Abbild der Strukturen des Testretikels70 und führt auch diese Daten der Recheneinheit68 zu. Mit Hilfe an sich bekannter Algorithmen stellt die Recheneinheit68 fest, ob sich durch die Temperaturänderung eine Verbesserung oder Verschlechterung der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs120 ergeben haben. In Abhängigkeit von diesem Ergebnis wird die Führungstemperatur erneut verändert. Dieser rekursive Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis sich keine Verbesserung der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs durch eine Temperaturveränderung mehr erzielen läßt.
Claims (8)
- Verfahren zur Verbesserung einer optischen Abbildungseigenschaft eines Projektionsobjektivs (
20 ;120 ) das Teil einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage (10 ;210 ) ist, mit der sich ein in einer Objektebene (22 ) des Projektionsobjektivs (20 ;120 ) angeordnetes Retikel (24 ) durch das Projektionsobjektiv (20 ;120 ) hindurch auf eine in einer Bildebene (28 ) des Projektionsobjektivs angeordnete lichtempfindliche Oberfläche (26 ;66 ) abbilden läßt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einbringen einer Immersionsflüssigkeit (38 ) in einen Zwischenraum (40 ) zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche (26 ;66 ) und einer dieser Oberfläche (26 ;66 ) zugewandten Endfläche (42 ) des Projektionsobjektivs (20 ;120 ); b) Ermitteln einer Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs (20 ;120 ) c) Vergleichen der ermittelten Abbildungseigenschaft mit einer Soll-Abbildungseigenschaft; d) Verändern der Temperatur der Immersionsflüssigkeit (38 ) so lange, bis die ermittelte Abbildungseigenschaft der Soll-Abbildungseigenschaft möglichst nahe kommt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseigenschaft ermittelt wird, indem ein Testretikel (
70 ) durch das Projektionsobjektiv (20 ) und die Immersionsflüssigkeit (38 ) hindurch auf ein in der Bildebene (28 ) angeordnetes lichtempfindliches Element (64 ) abgebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element eine Sensoreinrichtung (
64 ), insbesondere ein CCD-Sensor, ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseigenschaft unter Verwendung eines Interferometers ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abbildungseigenschaft die Größe einer durch das Projektionsobjektiv (
20 ) verursachten sphärischen Aberration ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abbildungseigenschaft die Brennweite des Projektionsobjektivs (
120 ) ist. - Mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage zur Abbildung eines in einer Objektebene (
22 ) eines Projektionsobjektivs (20 ) angeordneten Retikels (24 ) durch das Projektionsobjektiv (20 ) hindurch auf eine in einer Bildebene (28 ) des Projektionsobjektivs (20 ) angeordnete lichtempfindliche Oberfläche (26 ), mit Mitteln (32 ) zum Einbringen einer Immersionsflüssigkeit (38 ) in einen Zwischenraum (40 ) zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche (26 ) und einer dieser Oberfläche (26 ) zugewandten Endfläche (42 ) des Projektionsobjektivs (20 ), gekennzeichnet durch eine in der Bildebene (28 ) anordenbare Sensoreinrichtung (64 ), insbesondere einen CCD-Sensor, eine Temperaturregelungseinrichtung (248 ) zur Einstellung einer Soll-Temperatur der Immersionsflüssigkeit (38 ), und einer mit der Sensoreinrichtung (64 ) und der Temperaturregelungseinrichtung (248 ) verbundenen Recheneinheit (68 ), mit der aus von der Sensoreinrichtung (64 ) erzeugten Signalen die Soll-Temperatur der Immersionsflüssigkeit (238 ) bestimmbar ist. - Mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage zur Abbildung eines in einer Objektebene (
22 ) angeordneten Retikels (24 ) durch ein Projektionsobjektiv (20 ;120 ) hindurch auf eine in einer Bildebene (28 ) angeordnete lichtempfindliche Oberfläche (26 ), mit einer in einen Zwischenraum (40 ) zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche (26 ;126 ) und einer dieser Oberfläche (26 ) zugewandten Endfläche (42 ) des Projektionsobjektivs (20 ;120 ) eingebrachten Immersionsflüssigkeit (38 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Immersionsflüssigkeit (38 ) so gewählt ist, daß durch die Immersionsflüssigkeit (38 ) eine dem Projektionsobjektiv (20 ;120 ) eigene sphärische Aberration kompensiert ist.
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