DE602005000147T2

DE602005000147T2 - Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung

Info

Publication number: DE602005000147T2
Application number: DE602005000147T
Authority: DE
Inventors: Jacobus Koen Zaal; Johannes Jeroen Mertens; Joost Jeroen Ottens
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2025-04-01
Also published as: SG115818A1; TWI318725B; JP2005294838A; JP4669033B2; JP2011066440A; KR100622089B1; JP4350056B2; CN100520589C; CN1702555A; US20050219499A1; EP1582935A1; EP1582935B1; KR20060045412A; JP2008306217A; JP5623880B2; DE602005000147D1; TW200604754A; US7227619B2; SG136151A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lithografische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung.
Eine lithografische Vorrichtung ist eine Maschine, welche ein gewünschtes Muster auf einen Zielabschnitt eines Substrats aufbringt. Eine lithografische Vorrichtung kann beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden. In diesem Fall kann eine Musterungsvorrichtung, beispielsweise eine Maske, verwendet werden, um ein Schaltkreismuster entsprechend einer einzelnen Schicht des IC zu erzeugen und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (z. B. einen Teil von einem oder mehrere Rohwafer aufweisend) auf einem Substrat (z. B. einem Siliziumwafer) abgebildet werden, der eine Schicht eines strahlungsempfindlichen Materials (Resist) hat. Für gewöhnlich enthält ein einzelnes Substrat ein Netzwerk einander benachbarter Zielabschnitte, welche aufeinander folgend belichtet werden. Bekannte lithografische Vorrichtungen umfassen sogenannte Stepper, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt wird, indem ein gesamtes Muster in einem Durchgang auf den Zielabschnitt belichtet wird und sogenannte Scanner, bei denen jeder Zielabschnitt durch Abtasten des Musters mittels des Projektionsstrahls in einer gegebenen Richtung (der „Abtastrichtung") bestrahlt wird, wobei gleichzeitig das Substrat parallel oder antiparallel zu dieser Richtung abgetastet wird.
Es wurde vorgeschlagen, das Substrat bei einer lithografischen Projektionsvorrichtung in eine Flüssigkeit mit einem relativ hohen Brechungsindex zu tauchen, beispielsweise Wasser, um einen Raum zwischen dem Endelement des Projektionssystems und dem Substrat zu füllen. Ziel hierbei ist, die Abbildung kleinerer Merkmale möglich zu machen, da die Belichtungsstrahlung in der Flüssigkeit eine kürzere Wellenlänge hat. (Der Effekt der Flüssigkeit kann auch als Erhöhung der effektiven NA des Systems und auch der Erhöhung der Tiefenschärfe betrachten werden.). Andere Eintauchflüssigkeiten wurden vorgeschlagen, einschließlich Wasser mit hierin suspendierten Festkörperpartikeln (z. B. Quartz).
Das Eintauchen des Substrates oder des Substrates und des Substrattisches in ein Flüssigkeitsbad (siehe beispielsweise US 4,509,852 ) bedeutet jedoch, dass ein großer Flüssigkeitskörper während einer Abtastbelichtung beschleunigt werden muss. Dies macht zusätzliche oder leistungsstärkere Motoren notwendig und Turbulenzen in der Flüssigkeit können zu unerwünschten und unvorhersehbaren Effekten führen.
Eine der Lösungen, die vorgeschlagen wurden, ist ein Flüssigkeitszufuhrsystem, um Flüssigkeit nur auf einen örtlichen Bereich des Substrats und zwischen das Endelement des Projektssystems und das Substrat unter Verwendung eines Flüssigkeitsbeschränkungssystems zu liefern (das Substrat hat für gewöhnlich eine größere Oberfläche als das Endelement des Projektionssystems). Ein Weg, der hierzu vorgeschlagen worden ist, ist in der WO 99/49504 offenbart. Wie in den 5 und 6 der beigefügten Zeichnung dargestellt, wird Flüssigkeit durch wenigstens einen Einlass IN auf das Substrat geführt, bevorzugt entlang der Bewegungsrichtung des Substrats relativ zu dem Endelement, und wird durch wenigstens einen Auslass OUT geführt, nachdem sie unter dem Projektionssystem durchgelaufen ist. Das heißt, während das Substrat unterhalb des Elements in einer Richtung –X abgetastet wird, wird Flüssigkeit auf der +X-Seite des Elements zugeführt und an der –X-Seite wieder aufgenommen. 5 zeigt schematisch die Anordnung, bei der Flüssigkeit über den Einlass IN zugeführt und auf der anderen Seite des Elements durch den Auslass OUT wieder aufgenommen wird, der mit einer Unterdruckquelle in Verbindung ist. In der Darstellung von 5 wird die Flüssigkeit entlang der Bewegungsrichtung des Substrats relativ zu dem Endelement zugeführt, obgleich dies nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Verschiedene Ausrichtung und Anzahlen von Ein- und Auslässen, die um das Endelement herum angeordnet sind, sind möglich, wobei ein Beispiel in 6 dargestellt ist, wo vier Sätze eines Einlasses mit einem Auslass auf jeder Seite in einem gleichförmigen Muster um das Endelement herum angeordnet sind.
Eine andere vorgeschlagene Lösung ist, das Flüssigkeitszufuhrsystem mit einem Dichtteil zu versehen, welches sich entlang zumindest einem Teil einer Grenze des Raums zwischen dem Endelement des Projektionssystems und dem Substrattisch erstreckt. Das Dichtteil ist relativ zu dem Projektionssystem in der XY-Ebene im wesentlichen ortsfest, obgleich es eine gewisse Relativbewegung in Z-Richtung (in Richtung der optischen Achse) geben kann. Zwischen dem Dichtteil und der Oberfläche des Substrates wird eine Abdichtung gebildet. Die Abdichtung ist bevorzugt eine kontaktlose Abdichtung, beispielsweise eine Gasabdichtung. Ein derartiges System ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 03252955.4 offenbart. Eine weitere Lösung ist in 7 der beigefügten Zeichnung gezeigt.
In der europäischen Patentanmeldung Nr. 03257072.3 ist die Idee einer zwillings- oder dualstufigen Eintauch-Lithografievorrichtung beschrieben. Eine derartige Vorrichtung ist mit zwei Stufen zum Tragen des Substrates versehen. Ausrichtungsmessungen werden mit einer Stufe in einer ersten Position ohne Eintauchflüssigkeit durchgeführt und eine Belichtung wird mit einer Stufe in einer zweiten Position durchgeführt, wo eine Eintauchflüssigkeit vorhanden ist. Alternativ hat die Vorrichtung nur eine Stufe.
Bei einer herkömmlichen lithografischen Vorrichtung wird das Substrat oft an eine Nockenplatte oder Platte mit kleinen Vorsprüngen durch eine Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre oberhalb des Substrats und einem teilweise evakuierten Raum unterhalb des Substrates geklemmt. Die Platte mit kleinen Vorsprüngen hat eine Mehrzahl von Vorsprüngen (Höcker oder Noppen), die über die Fläche innerhalb einer Vakuumwand entsprechend dem Umfang des Substrates verteilt sind. Das Substrat ruht auf den Noppen und optional der Vakuumwand, welche niedriger als die Noppen sein kann, so dass es einen kontrollierten Lufteintritt in den Raum unter dem Substrat gibt, wie in der US PS 6,232,615 beschrieben. Ein wesentlicher Vorteil einer Noppenplatte ist, dass die Gesamtfläche der Spitzen der Noppen sehr klein im Vergleich zur Fläche des Substrats ist, so dass es eine entsprechend geringe Chance gibt, dass ein Verunreinigungspartikel auf der Rückseite des Substrates zwischen das Substrat und eine Noppe gelangt und somit das Substrat verformt. Somit können Noppen auch verwendet werden, wenn die Klemmkraft elektrostatisch ist und nicht auf einer Druckdifferenz beruht.
In einer litografischen Vorrichtung, welche eine Indexflüssigkeit mit hohem Brechungsindex, beispielsweise Wasser, in dem Bereich zwischen dem Endelement der Projektionslinse und dem Substrat und einer Noppenplatte verwendet, muss das Vakuumsystem, welches die Druckdifferenz erzeugt, in der Lage sein, mit Austritt von Eintauchflüssigkeit anstelle von oder zusätzlich zu der Luft um den Rand des Substrates herum umzugehen. Eine Lösung für dieses Problem ist es, eine zusätzliche Vakuumabpumpung entlang des Umfangs des Substrates vorzusehen, um mit dem austretenden Fluid umgehen zu können. Dies führt zu einer erhöhten Druckdifferenz über das Substrat hinweg, was wiederum zu einer Verformung des Substrats führt.
Folglich wäre es wünschenswert, eine lithografische Vorrichtung zu haben, bei der eine Indexflüssigkeit mit hohem Brechungsindex in den Raum zwischen dem letzten Linsenelement und dem Substrat vorgesehen werden kann, wobei eine Verformung des Substrates verringert werden kann.
Gemäß der Erfindung wird eine Noppenplatte, eine lithografische Vorrichtung und ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung geschaffen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass die erhöhte Substratverformung zurückzuführen ist darauf, dass sich die Noppen in dem Bereich mit der höheren Druckdifferenz unter wachsender Last stärker zusammendrücken. Das Substrat selbst und der Substrattisch können unter unterschiedlichen Lasten ebenfalls unterschiedlich weit zusammengedrückt werden. Durch Erhöhen der Noppendichte in dem Bereich einer höheren Druckdifferenz wird die Last pro Fläche an jeder Noppe in diesem Bereich verringert und somit deren Zusammendrückung. Damit wird die Zusammendrückung der Noppen gleichförmiger gemacht und eine Verformung des Substrates verringert. Bevorzugt wird das Verhältnis der Dichte der Noppen im Randbereich zur Dichte der Noppen in mittleren Abschnitten im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Druckdifferenzen in diesen Abschnitten im Gebrauch der Vorrichtung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Noppen in dem Randbereich und dem mittleren Bereich alle von im wesentlichen gleicher nominaler Größe, jedoch ist ihr Abstand in dem Randbereich verringert, so dass die Anzahl pro Flächeneinheit erhöht ist. Auf diese Weise kann eine genauere Angleichung der Zusammendrückung der Noppen in den beiden Abschnitten unter Verwendung bekannter Herstellungstechniken erreicht werden. Alternativ kann die Querschnittsfläche der Noppen in dem Randbereich erhöht werden. Es ist gleichermaßen möglich, sowohl die Größe als auch den Abstand der Noppen zu ändern, vorausgesetzt, es liegt eine ausreichende Anzahl von Noppen vor, um sicher zu stellen, dass die Biegung des Substrates zwischen den Noppen innerhalb tolerierbarer Grenzen ist. Unter manchen Umständen kann es auch möglich sein, die Höhe der Noppen im äußeren Bereich zu vergrößern, so dass sie sich auf die gleiche Höhe wie die Noppen in der Mitte zusammendrücken.
Bevorzugt ist der Randbereich ein im wesentlichen ringförmiger Bereich, der sich vom Außenumfang des Substrats aus nach innen erstreckt. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung hat der ringförmige Bereich eine Breite in einem Bereich von 5% bis 20% des Radius der Noppenplatte.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist einer oder sind mehrere Gaseinlasse in den Raum unter dem mittleren Bereich der Noppenplatte hinein vorgesehen, so dass es einen konstanten Gasfluss unter das Substrat von der Mitte zur Außenseite hin gibt. Dieser Luftfluss unterstützt das Verhindern von Wassereintritt in den Raum unter dem Substrat.
Weiterhin bevorzugt hat die Noppenplatte eine aufrecht stehende Wand, welche den Randbereich von dem mittleren Bereich trennt. Die aufrecht stehende Wand unterstützt die Aufrechterhaltung der unterschiedlichen Druckunterschiede in den mittle ren und Randbereichen, muss jedoch nicht die gleiche Höhe wie die Noppen haben, so dass es einen gewissen Gasaustritt von dem mittleren Bereich zu dem Randbereich gibt.
Die vorliegende Erfindung kann bei jeglicher litografischer Immersionsvorrichtung verwendet werden, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei den oben genannten Typen.
Obgleich in diesem Text konkreter Bezug genommen wird auf die Verwendung einer lithografischen Vorrichtung bei der Herstellung von ICs, versteht sich, dass die hier beschriebene lithografische Vorrichtung auch andere Anwendungen haben kann, beispielsweise die Herstellung integrierter optischer Systeme, von Lenk- und Erkennungsmustern in Magnetic-Domain-Speichern, Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Dünnfilmmagnetköpfen etc. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass im Zusammenhang mit solch anderen Anwendungen jegliche Verwendung der Ausdrücke „Wafer" oder „Rohchip" hier als ein Synonym zu den allgemeineren Begriffen „Substrat" oder „Zielabschnitt" betrachtet werden kann. Das hier genannte Substrat kann vor oder nach der Belichtung bearbeitet werden, beispielsweise in einer sogenannten Track (ein Werkzeug, das typischerweise eine Resistschicht auf einem Substrat aufbringt und das belichtete Resist entwickelt) oder in einem Mess- oder Inspektionswerkzeug. Wo zutreffend, kann die vorliegende Beschreibung auch bei derartigen und anderen Substratbearbeitungswerkzeugen angewendet werden. Weiterhin kann das Substrat mehr als einmal bearbeitet werden, beispielsweise um einen mehrschichtigen IC zu erzeugen, so dass der hier verwendete Begriff Substrat auch auf ein Substrat zutrifft, welches bereits mehrfach bearbeitete Schichten enthält.
Die Begriffe „Strahlung" und „Strahl", wie sie hier verwendet werden, umfassen alle Typen von elektromagnetischer Strahlung, einschließlich UV-Strahlung (UV) (z. B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm).
Der hier verwendete Begriff „Musterungsvorrichtung" sei im weitesten Sinne so verstanden, dass er eine Vorrichtung bezeichnet, die verwendbar ist, um einen Projektionsstrahl im Querschnitt mit einem Muster zu versehen, um so ein Muster in einem Zielabschnitt auf dem Substrat zu erzeugen. Es sei festzuhalten, dass das dem Projektionsstrahl verliehene Muster nicht exakt dem gewünschten Muster im Zielabschnitt des Substrates entsprechen muss. Allgemein wird das dem Projektionsstrahl verliehene Muster einer bestimmten funktionellen Schicht in einer Vorrichtung entsprechen, die in dem Zielabschnitt erzeugt wird, beispielsweise einem integrierten Schaltkreis.
Die Musterungsvorrichtungen können transmissiv oder reflektiv sein. Beispiele von Musterungsvorrichtungen umfassen Masken, programmierbare Spiegelfelder und programmierbare LCD-Panels. Masken sind in der Lithografie allgemein bekannt und umfassen Maskentypen wie binäre, abwechselnde Phasenverschiebungs- und gedämpfe Phasenverschiebungs- sowie verschiedene hybride Maskentypen. Ein Beispiel eines programmierbaren Spiegelfeldes verwendet eine Matrixanordnung kleiner Spiegel, von denen jeder individuell gekippt werden kann, um so einen eingehenden Strahlungsstrahl in unterschiedliche Richtungen zu reflektieren; auf diese Weise wird der reflektierte Strahl gemustert. In jedem Beispiel einer Musterungsvorrichtung kann die Tragstruktur beispielsweise ein Rahmen oder ein Tisch sein, der nach Bedarf festgelegt oder beweglich sein kann und der sicherstellen kann, dass die Musterungsvorrichtung in einer gewünschten Position ist, beispielsweise bezüglich des Projektionssystems. Jegliche Verwendung der Begriffe „Strichplatte" oder „Maske" sei hier als Synonym für den allgemeineren Begriff „Musterungsvorrichtung" betrachtet.
Der hier verwendete Begriff „Projektionssystem" sei im weitesten Sinn als verschiedene Typen von Projektionssystemen umfassend zu interpretieren, einschließlich refraktiver optischer Systeme, reflektiver optischer Systeme und katadioptrischer Systeme, wie sie beispielsweise für die verwendete Belichtungsstrahlung oder für andere Faktoren geeignet sind, beispielsweise die Verwendung eines Immersionsflu ids oder die Verwendung eines Vakuums. Jeglicher Gebrauch des Begriffs „Linse" sei hier als Synonym zu dem allgemeineren Begriff „Projektionssystem" verstanden.
Das Beleuchtungssystem kann auch verschiedene Typen von optischen Bauteilen umfassen, einschließlich refraktiver, reflektiver und katadioptrischer optischer Bauteile zum Richten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung und solche Bestandteile seien nachfolgend zusammengefasst oder einzeln als „Linse" bezeichnet.
Die lithografische Vorrichtung kann von einem Typ sein, der zwei (doppelstufig) oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) hat. Bei solchen „mehrstufigen" Maschinen können die zusätzlichen Tische parallel verwendet werden oder vorbereitende Schritte können an einem oder mehreren Tischen durchgeführt werden, wobei einer oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun rein exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung beschrieben, wo einander entsprechende Bezugszeichen einander entsprechende Teile bezeichnen und in der:
1 eine lithografische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 das Flüssigkeitsreservoir der Vorrichtung von 1 darstellt;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Flüssigkeitsreservoirs der Vorrichtung von 1 ist;
4 einen Teil des Substrattisches der Vorrichtung von 1 darstellt und die Anordnung eines Substrats auf einer Noppenplatte zeigt;
5 bis 7 alternative Flüssigkeitszuflusssysteme nach dem Stand der Technik zeigen.
1 stellt schematisch eine lithografische Vorrichtung gemäß einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung dar. Die Vorrichtung weist auf:

– ein Beleuchtungssystem (Beleuchter) IL zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls PB einer Strahlung (z. B. UV-Strahlung oder DUV-Strahlung);
– eine erste Tragstruktur (z. B. einen Maskentisch) MT zum Tragen einer Musterungsvorrichtung (z. B. einer Maske) MA und in Verbindung mit einer ersten Positioniervorrichtung PM zum genauen Positionieren der Musterungsvorrichtung bezüglich dem Gegenstand PL;
– einen Substrattisch (z. B. einen Wafertisch) WT zum Halten eines Substrats (z. B. eines resistbeschichteten Wafers) W und in Verbindung mit einer zweiten Positioniervorrichtung PB zur genauen Positionierung des Substrats bezüglich des Gegenstands PL; und
– ein Projektionssystem (z. B. eine refraktive Projektionslinse) PL zur Abbildung eines dem Projektionsstrahl PB durch die Musterungsvorrichtung MA auferlegten Musters auf einen Zielabschnitt C (z. B. einen oder mehrere Rohwafer aufweisend) des Substrats W.

Wie hier dargestellt, ist die Vorrichtung vom transmissiven Typ (z. B. eine transmissive Maske verwendend). Alternativ kann die Vorrichtung vom reflektiven Typ sein (z. B. ein programmierbares Spiegelfeld des Typs verwendend, wie oben beschrieben).
Der Beleuchter IL empfängt einen Strahl einer Strahlung von einer Strahlungsquelle SO. Die Quelle und die lithografische Vorrichtung können separate Einheiten sein, beispielsweise wenn die Quelle ein Excimerlaser ist. In solchen Fällen wird die Quelle als nicht einen Teil der lithografischen Vorrichtung bildend betrachtet und der Strahlungsstrahl wird von der Quelle SO zu dem Beleuchter IL unter Zuhilfenahme eines Strahlzuflusssystems BD geführt, welches beispielsweise geeignete Richtspiegel und/oder einen Strahlexpander aufweist. In anderen Fällen kann die Quelle ein integraler Bestandteil der Vorrichtung sein, beispielsweise wenn die Quelle eine Quecksilberlampe ist. Die Quelle SO und der Beleuchter IL können zusammen mit dem bei Bedarf vorhandenen Strahlzufuhrsystem BD als Strahlungssystem bezeichnet werden.
Der Beleuchter IL kann eine einstellende Vorrichtung AM zur Einstellung der Winkelintensitätsverteilung des Strahls aufweisen. Üblicherweise kann zumindest der äußere und/oder innere radiale Betrag der Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene des Beleuchters eingestellt werden (üblicherweise als σ-außen bzw. σ-innen bezeichnet). Zusätzlich weist der Beleuchter IL für gewöhnlich verschiedene andere Bestandteile auf, beispielsweise einen Integrierer IN und einen Kondensor CO. Der Beleuchter liefert einen konditionierten Strahl einer Strahlung, als Projektionsstrahl PB bezeichnet, mit einer gewünschten Gleichförmigkeit und Intensitätsverteilung im Querschnitt.
Der Projektionsstrahl PB fällt auf die Maske MA, die auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchlaufen hat, läuft der Projektionsstrahl PB durch die Linse PL, die den Strahl auf einen Zielabschnitt C des Substrates W fokussiert. Unter Zuhilfenahme der zweiten Positioniervorrichtung PW und eines Positionssensors IF (z. B. einer interferrometrischen Vorrichtung) kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, z. B. so, dass unterschiedliche Zielabschnitte C in den Pfad des Strahls PB gebracht werden. Auf ähnliche Weise kann die erste Positioniervorrichtung PM und ein anderer Positionssensor (der in 1 nicht näher dargestellt ist) verwendet werden, um die Maske MA genau bezüglich des Pfads des Strahls PB zu positionieren, z. B. nach der mechanischen Entnahme aus einer Maskenbibliothek oder während einer Abtastung. Üblicherweise wird die Bewegung der Objekttische MT und WT unter Zuhilfenahme eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines feinhubigen Moduls (Feinpositionierung) realisiert, welche Teil der Positioniervorrichtungen PM und PW bilden. Im Fall eines Steppers (im Gegensatz zu einem Scanner) kann jedoch der Maskentisch MT alleine mit einem kurzhubigen Stellglied verbunden sein oder kann festgelegt sein. Die Maske MA und das Substrat W können unter Verwendung von Maskenausrichtungsmarkierungen M1, M2 und Substratausrichtungsmarkierungen P1 und P2 ausgerichtet werden.
Die dargestellte Vorrichtung kann in den folgenden bevorzugten Betriebsarten verwendet werden:

1. Im Step-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT im wesentlichen ortsfest gehalten, während ein gesamtes Muster, das dem Projektionsstrahl auferlegt ist, auf einen Zielabschnitt C in einem Durchgang projiziert wird (d. h. in einer einzelnen statischen Belichtung). Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so dass ein unterschiedlicher Zielabschnitt C belichtet werden kann. Im Step-Modus begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes die Größe des Zielabschnitts C, der in einzelnen statischen Belichtung abgebildet werden kann.
2. Im Scan-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT synchron abgetastet, während ein den Projektionsstrahl auferlegtes Muster auf einen Zielabschnitt C projiziert wird (d. h. in einer einzelnen dynamischen Belichtung). Die Geschwindigkeit und Richtung des Substrattisches WT relativ zum Maskentisch MT wird durch die Verkleinerungs-/Vergrößerungs- und Bildumkehrcharakteristiken des Projektionssystems PL bestimmt. Im Scan-Modus begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes die Breite (in der Nicht-Abtastrichtung) des Zielabschnittes in einer einzelnen dynamischen Belichtung, wohingegen die Länge der Abtastbewegung die Höhe (in Abtastrichtung) des Zielabschnittes bestimmt.
3. In einem anderen Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen ortsfest gehalten und hält eine programmierbare Musterungsvorrichtung und der Substrattisch WT wird bewegt oder abgetastet, während ein dem Projektionsstrahl auferlegtes Muster auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. In diesem Modus wird üblicherweise eine gepulste Strahlungsquelle verwendet und die programmierba re Musterungsvorrichtung wird nach Bedarf nach jeder Bewegung des Substrattisches WT oder zwischen aufeinander folgenden Strahlungsimpulsen während einer Abtastung aktualisiert. Dieser Betriebsmodus kann problemlos bei einer maskenlosen Lithografie angewendet werden, welche eine programmierbare Musterungsvorrichtung verwendet, beispielsweise ein programmierbares Spiegelfeld des oben beschriebenen Typs.

Kombinationen und/oder Abwandlungen der oben beschriebenen Betriebsarten im Gebrauch oder völlig unterschiedliche Betriebsarten im Gebrauch können ebenfalls verwendet werden.
2 zeigt ein Flüssigkeitsreservoir 10 zwischen dem Projektionssystem und der Substratstufe. Das Flüssigkeitsreservoir 10 ist mit einer Flüssigkeit 11 mit einem relativ hohen Brechungsindex, beispielsweise Wasser, gefüllt, welches über Einlass-/Auslassleitungen 13 bereit gestellt wird. Die Flüssigkeit hat den Effekt, dass die Strahlung des Projektionsstrahls in der Flüssigkeit eine kürzere Wellenlänge als in Luft oder Vakuum hat, was erlaubt, dass sich kleinere Merkmale auflösen lassen. Es ist allgemein bekannt, dass die Auflösungsgrenze des Projektionssystems unter anderem durch die Wellenlänge des Projektionsstrahls und die numerische Apertur des Systems bestimmt ist. Das Vorhandensein der Flüssigkeit kann auch als Erhöhung der effektiven numerischen Apertur betrachtet werden. Weiterhin wirkt bei einer festen numerischen Apertur die Flüssigkeit dahingehend, die Schärfentiefe zu erhöhen.
Das Reservoir 10 bildet eine kontaktlose Abdichtung zu dem Substrat um das Abbildungsfeld des Projektionssystems herum, so dass die Flüssigkeit so begrenzt wird, dass sie einen Raum zwischen der Substratoberfläche und dem Endelement des Projektionssystems füllt. Das Reservoir wird gebildet durch ein Dichtteil 12, welches unterhalb des Endelements des Projektionssystems PL angeordnet ist und dieses umgibt. Die Flüssigkeit wird in den Raum unterhalb des Projektsystems und innerhalb des Dichtteils 12 eingebracht. Das Dichtteil 12 erstreckt sich etwas oberhalb des Endelements des Projektionssystems und der Flüssigkeitspegel steigt über das Endelement an, so dass ein Flüssigkeitspuffer geschaffen wird. Das Dichtteil 12 hat einen Innenumfang, der an seinem oberen Ende eng an die Stufe des Projektionssystems oder das Endelement hiervon angepasst ist und beispielsweise rund sein kann. Am Boden passt sich der Innenumfang eng an die Form des Bildfelds an, beispielsweise an ein Rechteck, obgleich dies nicht der Fall sein muss.
Die Flüssigkeit ist in dem Reservoir durch eine Gasdichtung 16 zwischen dem Boden des Dichtteils 12 und der Oberfläche des Substrats W gehalten. Die Gasdichtung wird durch ein Gas, z. B. Luft oder synthetische Luft, jedoch bevorzugt N₂ oder ein anderes Inertgas gebildet, welches unter Druck über einen Einlass 15 dem Spalt zwischen dem Dichtteil 12 und dem Substrat zugeführt und über einen ersten Auslass 14 abgeführt wird. Der Überdruck vom Gaseinlass 15, der Vakuumpegel am ersten Auslass 14 und die Geometrie des Spalts sind so angeordnet, dass es eine Hochgeschwindigkeitsluftströmung nach innen gibt, welche die Flüssigkeit begrenzt. Dies ist in 3 näher dargestellt.
Die Gasdichtung wird zwischen zwei umlaufenden Vertiefungen 18, 19 gebildet, die mit dem ersten Einlass 15 bzw. dem ersten Auslass 14 durch eine Reihe von kleinen Leitungen verbunden sind, die um die Vertiefungen herum beabstandet sind. Ein großer ringförmiger Hohlraum in dem Dichtteil kann in sowohl dem Einlass als auch dem Auslass vorgesehen sein, um einen Verteiler zu bilden. Die Gasdichtung kann auch dahingehend wirksam sein, dass Dichtteil 12 nach Art eines Gaslagers zu tragen.
Ein Spalt G1 an der Außenseite des Gaseinlasses 15 ist bevorzugt klein und lang, um einen Widerstand auf den Luftfluss nach außen zu bilden, ist jedoch keine Notwendigkeit. Ein Spalt G2 am Radius des Einlasses 15 ist etwas größer, um eine ausreichende Verteilung von Gas um das Dichtteil herum sicher zu stellen, wobei der Einlass 15 durch eine Anzahl von kleinen Löchern um das Dichtteil herum gebildet ist. Ein Spalt G3 wird so gewählt, dass er den Gasfluss durch die Dichtung steuert. Ein Spalt G4 ist größer, um eine gute Verteilung des Vakuums zu schaffen, wobei der Auslass 14 aus einer Anzahl kleiner Löcher auf gleiche Weise wie der Einlass 15 gebildet ist. Ein Spalt G5 ist klein, um eine Gas-/Sauerstoffdiffusion in die Flüssigkeit in dem Raum zu verhindern, um zu verhindern, dass ein großes Volumen an Flüssigkeit in das Vakuum eintritt und sich dort verteilt und um sicher zu stellen, dass eine Kapillarwirkung ihn stets mit Flüssigkeit füllt.
Die Gasdichtung ist somit eine Balance zwischen den Kapillarkräften, welche Flüssigkeit in den Spalt ziehen und eines Luftflusses, der Flüssigkeit herausschiebt. Wenn sich der Spalt von G5 nach G4 erweitert, nehmen die Kapillarkräfte ab und der Luftfluss nimmt zu, so dass die Flüssigkeitsgrenze in diesem Bereich liegt und stabil ist, selbst wenn sich das Substrat unter dem Projektionssystem PL bewegt.
Die Druckdifferenz zwischen dem Einlass bei G2 und dem Auslass bei G4, sowie Größe und Geometrie des Spalts G3 bestimmen den Gasfluss durch die Dichtung 16 und werden gemäß der bestimmten Ausführungsform bestimmt. Jedoch wird ein möglicher Vorteil erreicht, wenn die Länge des Spalts G3 gering ist und der Absolutdruck bei G2 zweimal demjenigen bei G4 ist, wobei in diesem Fall die Gasgeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit in dem Gas wird und nicht höher steigen kann. Ein stabiler Gasfluss wird damit erreicht.
Das Gasauslasssystem kann auch verwendet werden, um die Flüssigkeit vollständig aus dem System zu entfernen, indem der Gaseinlass verringert wird und es Flüssigkeit erlaubt wird, in den Spalt G4 einzudringen und von dem Vakuumsystem herausgesaugt zu werden, was sich problemlos einrichten lässt, um die Flüssigkeit zu handhaben, sowie das Gas, das zur Bildung der Dichtung verwendet wird. Die Steuerung des Drucks in der Gasdichtung kann verwendet werden, einen Flüssigkeitsfluss durch den Spalt G5 sicher zu stellen, so dass Flüssigkeit in dem Spalt, welche durch Reibung erhitzt wird, wenn sich das Substrat bewegt, die Temperatur der Flüssigkeit in dem Raum unterhalb des Projektionssystems nicht stört.
Die Form des Dichtteils um den Gaseinlass und -auslass sollte so gewählt werden, dass soweit als möglich eine laminare Strömung geschaffen wird, um Turbulenzen und Vibrationen verringern. Auch sollte der Gasfluss so angeordnet werden, dass eine Änderung in der Flussrichtung an der Flüssigkeitsgrenzfläche so groß als möglich ist, um eine maximale Kraft zu schaffen, welche die Flüssigkeit begrenzt.
Das Flüssigkeitszufuhrsystem zirkuliert die Flüssigkeit in dem Reservoir 10, so dass frische Flüssigkeit dem Reservoir 10 geliefert wird.
Die Gasdichtung 16 kann eine Kraft liefern, die groß genug ist, das Dichtteil 12 zu tragen. Tatsächlich kann es notwendig sein, das Dichtteil 12 in Richtung des Substrats vorzuspannen, um das von dem Dichtteil 12 getragene effektive Gewicht höher zu machen. Das Dichtteil 12 wird in jedem Fall in der XY-Ebene (senkrecht zur optischen Achse) in einer im wesentlichen ortsfesten Position relativ zu und unter dem Projektionssystem gehalten, ist jedoch von dem Projektionssystem entkoppelt. Das Dichtteil 12 kann sich in Z-Richtung frei bewegen.
4 zeigt detaillierter die Substratklemmanordnung. Es sei festzuhalten, dass in der Figur nur ein Teil des Substrats gezeigt ist. Das Substrat W ruht auf einer Noppenplatte oder Platte 20 mit kleinen Vorsprüngen, welche wiederum auf einer flachen Oberfläche des Wafertischs WT ruht. Die Noppenplatte 20 weist an ihrer oberen Oberfläche eine Mehrzahl von Vorsprüngen 21, 24 auf, welche als Noppen oder Höcker bezeichenbar sind. Die Noppen können eine Höhe im Bereich von 25 bis 200 μm haben und der Durchmesser an der oberen Oberfläche kann im Bereich von 0,5 bis 0,05 mm sein. Obgleich es bis zu 10.000 Noppen geben kann, ist die Gesamtfläche der Noppen im Vergleich zu derjenigen des Substrates selbst gering, so dass, wenn eine Verunreinigung wie z. B. ein Staubpartikel am Boden des Substrates haftet, nur eine geringe Chance besteht, dass das Partikel zwischen eine Noppe und das Substrat gelangt und somit das Substrat verformt. Eine entsprechende Anordnung von Noppen 22, 25 ist an der unteren Oberfläche der Noppenplatte 20 vorgesehen, so dass der gleiche Effekt für den Fall von Staubpartikeln zwischen dem Spiegelblock MB (dem oberen Teil des Substrattisches WT) und der Noppenplatte 20 erreicht wird. Die Noppen an der Unterseite der Noppenplatte haben bevorzugt die gleichen Abmessungen und Abstände wie diejenigen an der oberen Oberfläche, obgleich dies jedoch nicht zwingend ist.
Um das Substrat fest an Ort und Stelle einzuklemmen, wird der Raum unterhalb des Substrates durch ein Vakuumsystem VS teilweise evakuiert, welches mit Vakuumanschlüssen VP (von denen nur einer gezeigt ist) im Substrattisch WT in Verbindung steht. Öffnungen 26 in der Noppenplatte 20 gleichen den Druck oberhalb und unterhalb der Noppenplatte an. Eine Wand 27 um den Rand des Substrats herum ist vorgesehen – sie ist bevorzugt etwas kürzer als die Noppen, um eine Fehlstellung des Substrats zu verhindern und erlaubt somit einen kontrollierten Austritt in den Raum unterhalb des Substrats.
In einer Immersionsvorrichtung ist es unvermeidlich, dass etwas von der Immersionsflüssigkeit 11 in den Raum unterhalb des Substrats eintritt, da es unerwünscht ist, den Rand des Substrates gegenüber dem Substrattisch abzudichten. Die Flüssigkeitsmenge ändert sich abhängig von dem Typ des Flüssigkeitszufuhrsystems, welches verwendet wird. Bei einem örtlichen oder „Duschkopf"-System kann es nur dann einen Austritt geben, wenn der Rand des Substrates unter der Projektionslinse durchläuft, z. B. während der Belichtung von randseitigen Rohwafern, wohingegen bei einer Vorrichtung des Badtyps der Austritt konstant sein kann. Nichts desto weniger muss das ausgetretene Fluid entfernt werden und das Vakuumsystem muss daher in der Lage sein, eine gewisse Menge an Flüssigkeit aufzunehmen. Es ist auch bevorzugt, den Druck (Vakuumanstieg) entlang des Umfangs des Substrates unterhalb demjenigen zu verringern, der zum effektiven Einklemmen notwendig ist, um ein rasches Entfernen ausgetretener Flüssigkeit sicher zu stellen und zu verhindern, dass sich ausgetretene Immersionsflüssigkeit in Richtung der Mitte des Substrattisches bewegt.
Somit sind die Vakuumanschlüsse V so angeordnet und das Vakuumsystem VS ist so eingestellt, dass der Druck unterhalb des Substrats in dem Randbereich PB beispielsweise zwischen 0,6 und 0,3 bar unter Atmosphärendruck liegt, wohingegen der Druck im mittleren Bereich MP höher ist, beispielsweise 0,5 bis 0,25 bar unter Atmosphärendruck und der Raum oberhalb des Substrates bei Atmosphärendruck ist. Um die Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zu unterstützen, trennt eine Wand 23 den mittleren von den Randbereichen. Wie die äußere Wand 27 gelangt die Wand 23 bevorzugt nicht in Kontakt mit dem Substrat oder dem Substrathalter, sondern ein schmaler Spalt verbleibt. Ein konstanter Gasfluss, beispielsweise mit einer Rate von 5 bis 10 ms^–1 von dem mittleren Bereich zu dem Randbereich ist ebenfalls geschaffen, um zu verhindern, dass Tröpfchen der Immersionsflüssigkeit in Richtung der Mitte des Substrats wandern. Der Gasfluss kann durch Gaseinlässe 28 geschaffen werden, welche einfach um die Vorrichtung herum mit Atmosphäre verbunden sind. Um eine zu hohe Gasflussgeschwindigkeit zu verhindern, gibt es bevorzugt eine große Anzahl von kleinen Einlässen oder, wenn wenige größere Einlässe verwendet werden, ist ein Strömungsbegrenzer in dem Pfad zur Atmosphäre vorhanden.
Die unterschiedlichen Drücke in den Rand- und mittleren Bereichen würden jedoch, wenn die Noppen gleichmäßig verteilt wären, bedeuten, dass die Kräfte an den Noppen unterschiedlich wären. Dies würde bewirken, dass die Noppen um unterschiedliche Beträge zusammengedrückt werden, sowie unterschiedliche örtliche Zusammendrückungen des Substrates und des Substrattisches verursachen, was zu Änderungen in Waferhöhe führen würde. Bei einem Klemmdruck in der Größenordnung von 0,5 bar und einem Noppenabstand in der Größenordnung von 3 mm drücken sich die Noppen um ungefähr 80 nm zusammen, so dass eine 20%-ige Lastschwankung an den Noppen zu einer merklichen Höhenänderung führen würde. Folglich ist bei der vorliegenden Erfindung die Dichte der Noppen in dem Abschnitt erhöht, wo der Klemmdruck höher ist, so dass die Zusammendrückung der Noppen gleichförmiger ist. In dieser Ausführungsform wird der Abstand der Noppen 24, 25 im Randbereich niedriger als der Abstand der Noppen 21, 22 im mittleren Bereich ge macht, so dass die Last auf jeder Noppe konstant gemacht wird. Der Abstand kann in Radial- oder Umfangsrichtungen oder in beiden Richtungen geändert werden.
Die Breite des Randbereichs hängt von den Vakuumanordnungen ab, kann jedoch im Bereich von 5 bis 20% des Radius der Noppenplatte liegen, der im wesentlichen gleich dem Radius des Substrats ist. Für gewöhnlich erstreckt sich der Randbereich den ganzen Weg um den Nockentisch herum, wenn es jedoch Teile gibt, wo kein Austritt zu erwarten ist, kann der Randbereich hier weggelassen werden.
Obgleich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben worden sind, versteht sich, dass die Erfindung anders als beschrieben, in der Praxis umgesetzt werden kann. Die Beschreibung beabsichtigt nicht, die Erfindung einzuschränken.

Claims

Eine Noppenplatte (20) zur Verwendung in einer litografischen Projektionsvorrichtung, bei der eine stark brechende Indexflüssigkeit in den Raum zwischen dem Endelement des Projektionssystems und ein auf dem Substrattisch gehaltendes Substrat angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Noppen (21, 24) in einem Randbereich größer als in einem mittleren Bereich der Noppenplatte hiervon ist.
Eine Noppenplatte nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Dichte der Noppen in dem Randbereich zu der Dichte der Noppen in den mittleren Bereichen im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Druckunterschiede in diesen Bereichen im Gebrauch der Vorrichtung ist.
Eine Noppenplatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Randbereich ein im wesentlichen ringförmiger Bereich ist, der sich vom Aussenumfang des Substrates aus nach innen erstreckt.
Eine Noppenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der ringförmige Bereich eine Breite im Bereich von 5% bis 20% des Radius der Noppenplatte hat.
Eine Noppenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Noppenplatte eine aufrechtstehende Wand (23) aufweist, welche den Randbereich von dem mittleren Bereich trennt.
Eine Noppenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dichte der Noppen innerhalb des Randbereiches im wesentlichen konstant ist.
Eine Noppenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Dichte der Noppen innerhalb des mittleren Bereiches im wesentlichen konstant ist.
Eine litografische Vorrichtung, aufweisend: – ein Beleuchtungssystem zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls einer Strahlung; – eine Tragstruktur (MT) zum Tragen einer Musterungsvorrichtung, wobei die Musterungsvorrichtung dazu dient, den Projektionsstrahl in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen; – einen Substrattisch (WT) zum Halten eines Substrats, wobei der Substrattisch eine Nockenplatte und ein Unterdrucksystem zur Erzielung einer Druckdifferenz über ein Substrat hinweg aufweist, welches auf der Nockenplatte gehalten ist, wobei die Druckdifferenz an einem Randbereich des Substrates grösser als in einem mittleren Bereich hiervon ist; – ein Projektionssystem (PL) zur Projektion des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrates; und – ein Flüssigkeitszufuhrsystem (10) zur Zufuhr einer hoch brechenden Indexflüssigkeit in den Raum zwischen dem Endelement des Projektionssystems und einem Substrat, das auf dem Substrattisch gehalten ist, wobei – die Noppen (21, 24) der Noppenplatte so angeordnet sind, dass die Dichte der Noppen in einem Randbereich der Noppenplatte grösser als in einem mittleren Bereich hiervon ist.
Eine litografische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Noppen im Randbereich und in mittleren Bereichen alle von im Wesentlichen gleicher nomineller Grösse sind, jedoch ihre Anzahl pro Flächeneinheit im Randbereich grösser ist.
Eine litografische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Querschnittsfläche der Noppen in dem Randbereich grösser ist.
Ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung, aufweisend: – Bereitstellen eines Substrates (W); – Bereitstellen eines Projektionsstrahls (PB) einer Strahlung unter Verwendung eines Beleuchtungssystems; – Verwenden einer Musterungsvorrichtung (MA), um den Projektionsstrahl in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen; – Bereitstellen einer hoch brechenden Indexflüssigkeit (11) in dem Raum zwischen dem Endelement des Projektionssystems und dem Substrat; und – Projizieren des gemusterten Strahls der Strahlung auf einen Zielabschnitt (C) des Substrats, wobei – das Substrat auf einer Noppenplatte (20) durch eine Druckdifferenz über es hinweg gehalten ist, wobei die Druckdifferenz in einem Randbereich des Substrates größer als in einem mittleren Bereich hiervon ist und die Dichte der Noppen (21, 24) der Noppenplatte in dem Randbereich höher als in dem mittleren Bereich ist.