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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestrahlen einer Schicht gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und eine Einrichtung zum Bestrahlen einer Schicht
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 8.
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In
der
WO-A-02/13194 sind
ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines optisch abtastbaren
Informationsträgers
beschrieben. Bei einem solchen Verfahren wird zunächst eine
Masterform hergestellt, und dann wird mittels der Masterform oder
einer mittels der Masterform hergestellten Tochterform mit Hilfe
eines Replikationsverfahrens der Informationsträger hergestellt. Zur Herstellung der
Masterform wird ein moduliertes Strahlenbündel mittels eines optischen
Linsensystems auf einen Abtastpunkt auf einer von einem Substrat
getragenen lichtempfindlichen Schicht gerichtet und fokussiert, und
das Substrat und das Linsensystem werden relativ zueinander bewegt.
Ein Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Schicht und einer
am nächsten
gelegenen Oberfläche
eines der lichtempfindlichen Schicht zugewandten Linsensystems wird
mit einer Flüssigkeit
gefüllt
aufrechterhalten.
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Zum
Bewegen des Substrats relativ zum Linsensystem kann ein das Substrat
tragender Teller um eine Drehachse gedreht werden. Mittels einer
Verschiebungseinrichtung kann das Linsensystem mit einer radialen
Richtungskomponente bezogen auf die Drehachse des Tellers verschoben
werden. Ein Flüssigkeitszuführmittel
führt dem
Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Schicht und einer am
nächsten
gelegenen optischen Oberfläche
des Linsensystems die Flüssigkeit
zu.
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Ein
Problem dieses bekannten Verfahrens und dieser bekannten Einrichtung
besteht darin, dass das Eintauchen der aufeinander folgenden Abschnitte
der zu bestrahlenden Schicht recht leicht unterbrochen wird, zum
Beispiel weil die Flüssigkeit
aus dem Bereich des Zwischenraums, den die auf den Strahlungspunkt
gerichtete Strahlung passiert, heraus mitgerissen wird, wenn sich
die Schicht und die Linse relativ zueinander zu schnell bewegen.
Das Eintauchen kann auch aufgrund beträchtlicher Änderungen der Richtung der
Bewegung der Linse und der Schicht relativ zueinander unterbrochen
werden. Die Stabilität
des Flüssigkeitsfilms
zwischen der zu bestrahlenden Schicht und der am nächsten gelege nen optischen
Oberfläche
der Linse(n) kann verbessert werden, indem der Abstand zwischen
der zu bestrahlenden Schicht und der am nächsten gelegenen optischen
Oberfläche
der Linse(n) sehr klein gemacht wird. Dies zieht jedoch nach sich,
dass die Einrichtung und insbesondere die der zu bestrahlenden Schicht
am nächsten
gelegene Linse im Fall eines Kontakts zwischen der Linse und der
Schicht, die sich relativ zueinander bewegen, leicht beschädigt werden
können.
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Ein
anderes Verfahren und eine andere Einrichtung zum Richten eines
Strahlenbündels
auf einen Punkt auf einer lichtempfindlichen Schicht werden in
JP-A-10255319 offenbart.
Gemäß diesem
Verfahren wird eine lichtempfindliche Schicht auf ein scheibenförmiges Substrat
aus Glas aufgebracht. Der Teller und das Substrat werden um eine
sich senkrecht zum Substrat erstreckende Drehachse gedreht und das
Linsensystem wird mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit
in einer radialen Richtung bezogen auf die Drehachse verschoben,
sodass der auf der lichtempfindlichen Schicht gebildete Abtastpunkt
des Strahlenbündels
einer spiralförmigen
Bahn auf der lichtempfindlichen Schicht folgt. Das Strahlenbündel – bei dieser
bekannten Einrichtung ein Laserstrahl – wird so moduliert, dass auf der
spiralförmigen
Bahn eine Reihe von bestrahlten und nicht bestrahlten Elementen
gebildet wird, wobei diese Reihe einer gewünschten Reihe von Informationselementen
auf dem herzustellenden Informationsträger entspricht. Die lichtempfindliche
Schicht wird anschließend
entwickelt, sodass die bestrahlten Elemente aufgelöst werden
und in der lichtempfindlichen Schicht eine Reihe von Vertiefungen
gebildet wird. Danach wird auf die lichtempfindliche Schicht eine
vergleichsweise dünne
Aluminiumschicht aufgesputtert, wobei diese Aluminiumschicht anschließend mittels
eines elektrochemischen Abscheideverfahrens mit einer vergleichsweise
dicken Nickelschicht überzogen
wird. Die so gebildete Nickelschicht wird anschließend von
dem Substrat entfernt und bildet die herzustellende Masterform,
die auf die oben beschriebene Weise mit einer scheibenförmigen Oberfläche mit
einer Reihe von erhabenen Abschnitten, entsprechend der gewünschten
Reihe von Informationselementen auf dem herzustellenden Informationsträger, versehen
ist. Die so hergestellte Masterform ist für den Einsatz bei der Herstellung
der gewünschten
Informationsträger
geeignet, im Allgemeinen wird jedoch mittels der Masterform in einem
Replikationsverfahren eine Anzahl von Kopien, sogenannten Tochterformen,
angefertigt. Diese Tochterformen werden eingesetzt, um mittels eines
weiteren Replikationsverfahrens, im Allgemeinen eines Spritzgussverfahrens,
die gewünschten
Informationsträger herzustellen.
Auf diese Weise wird die erforderliche Anzahl von Masterformen,
die vergleichsweise teuer sind, begrenzt. Ein solches Verfahren
zur Herstellung eines optisch abtastbaren Informationsträgers, wie einer
CD oder DVD, die Informationselemente in Form von Vertiefungen (Pits)
aufweist, mittels einer Masterform oder einer mittels der Masterform
hergestellten Tochterform ist allgemein bekannt und üblich.
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Der
Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Schicht und der der
lichtempfindlichen Schicht zugewandten Linse des Linsensystems ist mit
Wasser gefüllt.
Zu diesem Zweck ist die bekannte Einrichtung mit einer nahe der
Drehachse des Tellers angeordneten Ausströmöffnung versehen. Das über die
Ausströmöffnung zugeführte Wasser
wird unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften im Wesentlichen über die
gesamte Oberfläche
der lichtempfindlichen Schicht verteilt, sodass auch der Zwischenraum
mit Wasser gefüllt
ist. Da Wasser einen beträchtlich
größeren optischen
Brechungsindex hat als Luft, führt das
Bereitstellen von Wasser in dem Zwischenraum zu einer beträchtlichen
Vergrößerung eines
Winkels, den die aus dem Strahlenbündel stammenden Strahlen und
die optische Achse des Linsensystems an der Stelle des Abtastpunkts
einschließen.
In der Folge wird die Größe des durch
das Strahlenbündel
auf der lichtempfindlichen Schicht gebildeten Punkts beträchtlich
vermindert, sodass auf der lichtempfindlichen Schicht eine viel
größere Anzahl
bestrahlter und nicht bestrahlter Elemente gebildet werden kann
und der herzustellende Informationsträger eine höhere Informationsdichte aufweist.
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Ein
anderes Beispiel einer Anwendung, bei welcher der Abstand zwischen
einer Linse und einer zu bestrahlenden Oberfläche mit einer Flüssigkeit gefüllt gehalten
wird, sind optische Bildgebungsverfahren und -geräte, wie
die optische Projektionslithographie, bei denen der durch die auf
die Oberfläche projizierte
Strahlung gebildete Punkt ein Bild oder ein Teilbild bildet. Ein
solches Verfahren und Gerät
sind in der internationalen Patentanmeldung
WO99/49504 beschrieben.
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Ein
Verfahren und eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art sind
aus
US-A-4 480 910 bekannt.
In diesem Dokument wird beschrieben, ein Bild eines optischen Musters
zu verkleinern und auf eine Photoresistschicht zu projizieren, die
Photoresistschicht zu belichten und die das Halbleitersubstrat tragende
Waferstufe nach dem ersten Belichtungsvorgang (schrittweise) zu
bewegen und anschließend
ein nächstes
Belichtungsfeld zu belichten. Durch die Wiederholung des Belichtungsvorgangs
wird auf der gesamten Fläche
des Substrats ein festgelegtes Muster gebildet. Gemäß einer
Ausführungsform
kann ein Element vorgesehen sein, das Verkleinerungslinsen umgibt
und die Flüssigkeitsschicht
bildet und aufrechterhält,
und das Aufrechterhaltungselement kann mit einer Düse versehen sein.
Der Düse
zugeführte
Flüssigkeit
kann zum Halbleitersubstrat hin herausgesaugt werden, sodass die
Verkleinerungslinsen und die Photoresistschicht in die Flüssigkeitsschicht
getaucht sind.
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Ein
Nachteil dieser Verfahren und Einrichtungen besteht darin, dass
der in dem Zwischenraum gebildete Flüssigkeitsfilm während und
nach der relativen Verschiebung der Linse und der Oberfläche parallel
zu der Oberfläche
nicht immer zuverlässig
vollständig
und in einem homogenen Zustand aufrechterhalten wird. In der Folge
kommt es zu Fehlern in der Photoresistschicht. Darüber hinaus
führen
durch die relativen Bewegungen der Linse und der Oberfläche verursachte
Schwankungen im Zustand des Flüssigkeitsfilms
dazu, dass schwankende Kräfte
auf das Linsensystem ausgeübt
werden. Da das Linsensystem mit einer begrenzten Steifigkeit aufgehängt ist,
verursachen die durch den Flüssigkeitsfilm
ausgeübten
schwankenden Kräfte
unerwünschte
Vibrationen des Linsensystems, welche die Präzision, mit der das Bild auf
die Oberfläche
projiziert wird, beeinträchtigen.
Weiterhin muss eine relativ große
Flüssigkeitsmenge
zugeführt
werden, um ein Flüssigkeitsvolumen
in dem Abschnitt des Zwischenraums, den die Strahlung passiert,
an Ort und Stelle zu halten. In der Folge müssen bei der bekannten Einrichtung
umfangreiche Maßnahmen
ergriffen werden, um einen unerwünschten
Kontakt zwischen der Flüssigkeit
und anderen Teilen der Einrichtung zu verhindern.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, den Abschnitt des Zwischenraums
zwischen der zu bestrahlenden Schicht und der dieser Schicht am nächsten gelegenen
optischen Oberfläche,
d. h. den Abschnitt, den die Strahlung passiert, über einen
größeren Bereich
relativer Geschwindigkeiten und Richtungen der relativen Verschiebung
des optischen Elements und der Schicht zuverlässig mit Flüssigkeit gefüllt aufrechtzuerhalten.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, die Gefahr einer Beschädigung aufgrund
eines versehentlichen Kontakts zwischen dem optischen Element und
der zu bestrahlenden Schicht zu verringern.
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Erfindungsgemäß werden
diese Aufgaben durch die Schaffung eines Verfahrens nach Anspruch 1
gelöst.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird eine
Einrichtung nach Anspruch 8 zur Ausführung eines Verfahrens nach
Anspruch 1 geschaffen. Die Wand zwischen dem Punkt und der dem Punkt
am nächsten gelegenen
Linse schirmt die Oberfläche
der dem Punkt und der Flüssigkeit
am nächsten
gelegenen Linse ab.
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Die
Tatsache, dass das Verfahren und die Einrichtung weniger empfindlich
gegenüber
der Geschwindigkeit und Richtung der Verschiebung des optischen
Elements und der Schicht relativ zueinander und dabei auftretenden
Schwankungen ist, ist nicht nur bei der Herstellung von optischen
Informationsträgern
oder von Formen für
diese vorteilhaft, sondern auch bei anderen Anwendungen, wie der Bildgebung
mittels optischer Projektion, und insbesondere bei, zum Beispiel,
Wafersteppern und Waferscannern für die optische Projektionslithographie, zum
Beispiel für
die Produktion von Halbleiterbauelementen, bei denen die Richtung
der Bewegung des optischen Elements relativ zur Schicht beträchtlich variiert
wird, wenn der Wafer relativ zum optischen Element schrittweise
bewegt wird, um – zum
Projizieren des Retikels auf einen neuen Punkt auf dem Wafer oder
zum Ausrollen (Abtasten) des projizierten Bilds des Retikels (Maske) über eine
nächste
Fläche auf
dem Wafer – das
optische Element in eine neue Position gegenüber dem Wafer zu bringen. Der
Punkt wird dann entweder durch die Projektionsfläche des Retikels auf dem Wafer
gebildet oder durch die sich bewegende Projektionsfläche eines
laufenden, üblicherweise
schlitzförmigen
Fensterabschnitts des Retikels, erhalten durch (oder wie durch)
Abtasten entlang dem Retikel in Übereinstimmung
mit der Bewegung des Wafers relativ zum optischen Element.
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Besondere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Wirkungen sowie Details dieser Erfindung
sind der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung zu entnehmen.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Beispiels einer Einrichtung
zum Richten von Strahlung auf einen Punkt auf einer Schicht;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines distalen Endabschnitts
eines ersten Beispiels eines optischen Systems für eine Einrichtung, wie sie
in 1 gezeigt ist, einer Schicht, auf welche die Strahlung
gerichtet ist, und eines beim Betrieb aufrechterhaltenen Flüssigkeitsstroms;
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3 ist
eine schematische Ansicht von unten entlang der Linie III-III in 2;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines distalen Endabschnitts
eines dritten Beispiels eines optischen Systems für eine Einrichtung, wie
sie in 1 gezeigt ist, einer Schicht, auf welche die Strahlung
gerichtet ist, und eines beim Betrieb aufrechterhaltenen Flüssigkeitsstroms;
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5 ist
eine schematische Ansicht von unten entlang der Linie VII-VII in 2;
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6 ist
eine schematische Ansicht von unten eines distalen Endabschnitts
eines vierten Beispiels eines optischen Systems für eine Einrichtung, wie
sie in 1 gezeigt ist; und
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7 ist
eine schematische Draufsicht eines Wafersteppers/-scanners für die optische
Lithographie.
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Bei
der Herstellung eines optisch abtastbaren Informationsträgers, wie
einer CD oder DVD, wird ein scheibenförmiges Substrat 3 aus
Glas (siehe 1), das auf einer seiner zwei
Seiten eine dünne lichtempfindliche
Schicht 5 trägt,
mittels eines modulierten Strahlenbündels 7, zum Beispiel
eines DUV-Laserstrahls mit einer Wellenlänge von ca. 260 nm, bestrahlt.
Zum Bestrahlen der lichtempfindlichen Schicht 5 wird ein
Beispiel 25 einer erfindungsgemäßen Einrichtung
eingesetzt, die nachstehend unter Bezugnahme auf die 1-3 beschrieben
wird. Das Strahlenbündel 7 wird
durch ein optisches System, gemäß dem vorliegenden
Beispiel ein mehrere Linsen einschließendes Linsensystem 9,
auf einen Abtastpunkt 11 auf der lichtempfindlichen Schicht 5 fokussiert.
Das Linsensystem 9 umfasst eine in einem Linsenhalter 57 befestigte
Objektivlinse 55. Das Linsensystem 9 umfasst weiterhin
eine distalste Linse 59, die dasjenige optische Element
des Linsensystems 9 ist, das der Schicht 5 beim
Betrieb am nächsten
ist. Zwischen der bestrahlten Schicht 5 und derjenigen
Linse des Linsensystems 9, die der Schicht 5 am
nächsten
ist, wird ein Zwischenraum 53 aufrechterhalten. Die optischen
Elemente können auch
andere, von Linsen verschiedene Elemente einschließen, wie
Filter, Schutzschilde, Beugungsgitter oder Spiegel.
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Die
Schicht 5 und das Linsensystem 9 werden relativ
zueinander verschoben, sodass das modulierte Strahlenbündel 7 auf
der lichtempfindlichen Schicht 5 nacheinander eine Reihe
von beabstandeten bestrahlten Abschnitten der Schicht 5 bestrahlt und
Abschnitte der Schicht 5 zwischen den bestrahlten Abschnitten
nicht bestrahlt. Die bestrahlte lichtempfindliche Schicht 5 wird
anschließend
mittels einer Entwicklungsflüssigkeit
entwickelt, welche die bestrahlten Elemente 13 auflöst und die
nicht bestrahlten Elemente 15 auf dem Substrat 3 belässt. Es kann
auch vorgesehen werden, dass die bestrahlten Abschnitte belassen
werden, während
die nicht bestrahlten Abschnitte aufgelöst werden. In beiden Fällen wird
in der lichtempfindlichen Schicht 5 eine Reihe von Vertiefungen
oder Erhebungen gebildet, die der gewünschten Reihe von Informnationselementen in
Form von Vertiefungen auf dem Informationsträger entspricht. Die lichtempfindliche
Schicht 5 wird anschließend mittels eines Sputterverfahrens
mit einer vergleichsweise dünnen
Schicht, zum Beispiel aus Nickel, überzogen. Anschließend wird
diese dünne Schicht
in einem elektrochemischen Abscheideverfahren mit einer vergleichsweise
dicken Nickelschicht überzogen.
In der Nickelschicht, die letztlich von dem Substrat 3 entfernt
wird, hinterlässt
das in der lichtempfindlichen Schicht 5 gebildete Muster
von Vertiefungen ein entsprechendes Muster, das ein Negativ des
in dem herzustellenden Informationsträger auszubildenden Musters
ist, d. h. die Masterform umfasst eine Reihe von erhabenen Abschnitten,
die der Reihe von Elementen in Form von Vertiefungen in der lichtempfindlichen
Schicht 5 und der gewünschten
Reihe von Informationselementen in Form von Vertiefungen auf dem
Informationsträger
entsprechen. Die Masterform eignet sich somit für den Einsatz als Form in einer
Spritzgussmaschine zum Spritzgießen der gewünschten Informationsträger. Im
Allgemeinen wird jedoch anstelle der Masterform eine Kopie der Masterform
als Form für
das Spritzgießen
eingesetzt, wobei diese Kopie der Masterform üblicherweise als Tochterform
bezeichnet wird, die mittels der Masterform unter Einsatz eines
herkömmlichen,
an sich bekannten Replikationsverfahrens hergestellt wird.
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Das
Substrat 3 mit der lichtempfindlichen Schicht 5 wird
auf einem Teller 27 angeordnet, der um eine sich senkrecht
zum Teller 27 und zum Substrat 3 erstreckende
Drehachse 29 drehbar ist. Der Teller kann mittels eines
ersten Elektromotors 31 angetrieben werden. Die Einrichtung 25 umfasst
des Weiteren eine Strahlungsquelle 33, die in dem gezeigten
Beispiel eine Laserquelle ist, die in einer festen Position an einem
Rahmen 35 der Einrichtung 25 befestigt ist. Es
wurde festgestellt, dass die Strahlung alternativ auch von außerhalb
der Einrichtung erhalten werden kann. Die Steuerung der auf die
Schicht 5 gerichteten Strahlung kann auf viele Weisen erreicht
werden, zum Beispiel durch die Steuerung der Strahlungsquelle 33 und/oder
die Steuerung einer Blende oder eines Strahlungsablenkers (nicht
gezeigt) zwischen der Strahlungsquelle 33 und der Schicht 5.
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Das
optische Linsensystem 9 ist auf einem ersten Läufer 37 befestigt,
der mittels einer ersten Verschiebungskonstruktion 39 radial
(parallel zur X-Richtung in den Zeichnungen) bezogen auf die Drehachse 29 verschoben
werden kann. Zu diesem Zweck schließt die erste Verschiebungskonstruktion 39 einen
zweiten Elektromotor 41 ein, mittels dem der erste Läufer 37 über eine
gerade Führung 43,
die sich parallel zur X-Richtung erstreckt und bezogen auf den Rahmen 35 feststehend
ist, verschoben werden kann.
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Ein
Spiegel 45 in einer Linie mit einer optischen Achse 49 des
Linsensystems 9 ist ebenfalls an dem ersten Läufer 37 befestigt.
Beim Betrieb folgt das durch die Strahlungsquelle 33 erzeugte
Strahlenbündel 7 einem
sich parallel zur X-Richtung erstreckenden Strahlenbündelweg 47,
und das Strahlenbündel 7 wird
durch den Spiegel 45 in eine Richtung parallel zur optischen
Achse 49 des Linsensystems 9 abgelenkt. Das Linsensystem 9 kann
in der Richtung seiner optischen Achse 49 mittels eines
Brennpunktaktuators 51 über
vergleichsweise kleine Entfernungen relativ zum ersten Läufer 37 verschoben
werden, sodass das Strahlenbündel 7 auf
die lichtempfindliche Schicht 5 fokussiert werden kann.
Der Teller 27 mit dem Substrat 3 wird mittels
des ersten Motors 31 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit
um die Drehachse 29 gedreht, und das Linsensystem 9 wird mittels
des zweiten Motors 41 mit vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit
parallel zur X-Richtung verschoben, sodass der Abtastpunkt 11,
an dem das Strahlenbündel 7 auf
die Schicht trifft, einer spiralförmigen Bahn über die
lichtempfindliche Schicht 5 folgt und eine Spur bestrahlter
und nicht bestrahlter Elemente hinterlässt, die sich gemäß dieser
spiralförmigen
Bahn erstreckt.
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Die
Einrichtung 25 eignet sich für den Einsatz zur Herstellung
von Masterformen mit einer vergleichsweise hohen Informationsdichte,
d. h. mittels der Einrichtung 25 kann eine vergleichsweise
große Anzahl
bestrahlter Elemente pro Flächeneinheit
der lichtempfindlichen Schicht 5 geschaffen werden. Die erreichbare
Informationsdichte ist umso größer, je kleiner
der Abtastpunkt 11 ist. Die Größe des Abtastpunkts 11 wird
durch die Wellenlänge
des Strahlenbündels 7 und
durch die numerische Apertur des Linsensystems 9 bestimmt,
wobei die numerische Apertur vom optischen Brechungsindex des zwischen dem
Linsensystem 9 und der lichtempfindlichen Schicht 5 befindlichen
Mediums abhängt.
Der Abtastpunkt 11 ist umso kleiner, je größer der
Brechungsindex des zwischen dem Linsensystem 9 und der
lichtempfindlichen Schicht 5 befindlichen Mediums ist. Flüssigkeiten
haben üblicherweise
einen viel größeren optischen
Brechungsindex als Luft und daher wird der Abschnitt des Zwischenraums 53 zwischen dem
Linsensystem 9 und der lichtempfindlichen Schicht 5,
durch den sich der Strahl 7 erstreckt, mit einer Flüssigkeit – gemäß diesem
Beispiel Wasser – gefüllt aufrechterhalten.
Beim vorliegenden Beispiel ist Wasser auch deswegen besonders geeignet,
weil es für
das eingesetzte DUV-Strahlenbündel 7 durchlässig ist
und die lichtempfindliche Schicht 5 nicht angreift.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Einrichtung 25 gemäß dem vorliegenden
Beispiel ferner eine mit einer Aufnahmeöffnung 79 versehene
Flüssigkeitsentfernungs struktur 77.
Die Aufnahmeöffnung 79 ist
auf einem zweiten Läufer 81 der
Einrichtung 25 angebracht, der mittels einer zweiten Verschiebungskonstruktion 83 der
Einrichtung 25 in einer radialen Richtung bezogen auf die
Drehachse 29, gemäß dem vorliegenden
Beispiel parallel zur X-Richtung, verschoben werden kann, wobei
aber auch eine andere radiale Verschiebungsrichtung vorgesehen sein
kann. Zum Antreiben der Verschiebung des zweiten Läufers 81 umfasst
die zweite Verschiebungseinrichtung 83 einen mit dem zweiten
Läufer 81 verbundenen
dritten Elektromotor 85 zum Verschieben des zweiten Läufers über eine
gerade Führung 87,
die an dem Rahmen 35 angebracht ist und sich in den Verschiebungsrichtungen
des zweiten Läufers 81 erstreckt.
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Beim
Betrieb wird die Aufnahmeöffnung 79 mittels
des dritten Motors 85 verschoben. Der dritte Motor 85 wird
so gesteuert, dass das Linsensystem 9 und die Aufnahmeöffnung 79 ständig in
im Wesentlichen gleichen Abständen
R von der Drehachse 29 des Substrats 3 angeordnet
sind. Auf diese Weise wird die Aufnahmeöffnung 79 in einer
Position stromabwärts
des Linsensystems 9 gehalten, welche von bestrahlten Abschnitten
der Schicht 5 passiert wird, sodass die an der Stelle des
Linsensystems 9 zugeführte
Flüssigkeit
durch die sich drehende Schicht 5 zu der Aufnahmeöffnung 79 mitgerissen
wird, wo die Flüssigkeit
anschließend
durch die Aufnahmeöffnung 79 im
Wesentlichen von der lichtempfindlichen Schicht 5 abgenommen
wird. Da das Wasser somit von der lichtempfindlichen Schicht 5 stromabwärts des
Linsensystems 9 entfernt wird, ist im Wesentlichen ausgeschlossen,
dass bereits benutztes Wasser zurück in den Zwischenraum 53 gelangt
und dadurch den genau dosierten Flüssigkeitsstrom in den Zwischenraum 53 stört. Beim
Betrieb befindet sich die Aufnahmeöffnung 79 stets in
einem Abstand R von der Drehachse 29, der dem Abstand R
entspricht, in dem das Linsensystem 9 von der Drehachse 29 entfernt
ist, wobei sowohl die Größe als auch die
Kapazität
der Aufnahmeöffnung 79 nur
vergleichsweise gering sein müssen,
um bereits benutzte Flüssigkeit
zu entfernen.
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Die 2 und 3 zeigen
detaillierter das Linsensystem 9, das Substrat 3 mit
der lichtempfindlichen Schicht 5 und den Zwischenraum 53 zwischen der
lichtempfindlichen Schicht 5 und dem Linsensystem 9.
Die der Schicht 5 am nächsten
gelegene Linse 59 hat eine dem Substrat 3 zugewandte
optische Oberfläche 63.
Die Linsen 55, 59 sind in einem Gehäuse 61 aufgehängt, das
eine flache Wand 65 einschließt, die der Schicht 5 zugewandt
ist und sich im Wesentlichen in einer imaginären Ebene senkrecht zur optischen
Achse der der Schicht 5 am nächsten gelegenen Linse 59 erstreckt.
Zwischen der der Schicht 5 am nächsten gelegenen Linse 59 und
der Schicht 5 ist in der der Schicht 5 zuge wandten
Wand 65 ein Durchlass 90 vorgesehen. Der Durchlass 90 und
die Oberfläche 63 der
der Schicht 5 am nächsten gelegenen
Linse 59 bilden in der dem Punkt 11, auf den die
Strahlung 7 gerichtet ist, zugewandten Oberfläche der
Wand 65, eine Aussparung 92. Die Oberfläche 63 der
der Schicht 5 am nächsten
gelegenen Linse 59 ist Teil der inneren Oberfläche der
Aussparung 92 und begrenzt den Abschnitt des Zwischenraums 53,
durch den die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt.
Gemäß dem vorliegenden
Beispiel ist die Oberfläche 63 der
der Schicht 5 am nächsten
gelegenen Linse 59 flach, jedoch kann diese Oberfläche auch
konkav oder konvex sein.
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In
dem Träger 61 weist
eine Flüssigkeitszufuhr 67 eine Öffnung 69 auf,
die unmittelbar neben der der Schicht 5 am nächsten gelegenen
Linse 59 in die Aussparung 92 mündet. Beim
Betrieb wird der Abschnitt des Zwischenraums 53, durch
den die Strahlung 7 den Punkt 11 auf der Schicht 5 bestrahlt, mit
Flüssigkeit 91 gefüllt aufrechterhalten.
Zu diesem Zweck wird die Flüssigkeit 91 über die Öffnung 69 einem
Abschnitt des Zwischenraums 53 in der Aussparung 92,
durch den die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt,
zugeführt. Über eine
am weitesten stromabwärts
gelegene Ausströmöffnung,
die durch den Durchlass 90 in der Wand 65 zwischen
dem Punkt 11 und der Oberfläche 63 der Linse 59 gebildet
wird, wird die Flüssigkeit 91 anschließend auch
einem Abschnitt des Zwischenraums 53 zwischen der Wand 65 und
der Schicht 5 zugeführt
und füllt
diesen auf. In der Aussparung 92 ist die Flüssigkeit 91,
zumindest in einem beträchtlichen
Maße,
davor geschützt,
aus dem Zwischenraum 53 mitgerissen zu werden. Da die Flüssigkeit 91 weniger
anfällig
dafür ist,
aus dem Abschnitt des Zwischenraums 53, durch den die Strahlung
zu dem Punkt 11 gelangt, heraus mitgerissen zu werden,
wird somit dem Auftreten der damit zusammenhängenden optischen Verzerrung,
die dadurch verursacht wird, dass der Abschnitt des Zwischenraums 53,
den die Strahlung passiert, nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist,
entgegengewirkt.
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Darüber hinaus
kann die Größe des Zwischenraums 53,
parallel zur optischen Achse der Linsen 55, 59 gemessen, – und somit
der Abstand zwischen der Linse 59 und der Schicht 5 – relativ
groß sein,
ohne dass bewirkt wird, dass die Flüssigkeit im Zuge der Bewegung
der Schicht 5 zu leicht mitgerissen wird. Dies vermindert
wiederum die Gefahr einer Beschädigung
der der Schicht 5 am nächsten
gelegenen Linse 59. Darüber
hinaus können
die zulässigen
Toleranzen bezüglich
der Neigung der Linse größer sein,
ohne dass die Gefahr einer Berührung
der Schicht 5 durch die Linse 59 größer wird.
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Die
Aussparung 92 kann so angeordnet und bemessen sein, dass
nur ein Teil der Strahlung die Aussparung passiert. Für einen
besonders wirksamen Schutz der Flüssigkeit 91 über das
gesamte Strahlenbündel
hinweg ist jedoch bevorzugt, dass die Aussparung 92 einen
der Schicht 5 am nächsten
gelegenen Randabschnitt 93 aufweist, der sich um die den
Punkt 11 bestrahlende Strahlung 7 erstreckt. Dementsprechend
erstreckt sich der Abschnitt des Zwischenraums 53 in der
Aussparung 92, in dem Flüssigkeit 91 abgeschirmt
ist, sodass sie nicht mitgerissen wird, über den gesamten Querschnitt
des Strahlenbündels 7.
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Gemäß dem vorliegenden
Beispiel ist die Aussparung 92 durch den Durchlass 90 in
der Wand 65 zwischen dem Punkt 11 und der dem
Punkt 11 am nächsten
gelegenen Linse 59 und durch die Oberfläche 63 der Linse 59 begrenzt.
Die Oberfläche 63 der dem
Punkt 11 am nächsten
gelegenen Linse 59 wird dabei durch die Wand 65 abgeschirmt,
sodass die Gefahr einer Beschädigung
der Linse 59 praktisch beseitigt ist. Da die Wand 65 auch
die Flüssigkeit 91 abschirmt,
muss darüber
hinaus die am nächsten
gelegene Linse 59 nicht sehr nah an der Schicht 5 angeordnet
sein, um den Zwischenraum 53 zwischen der Schicht 5 und
der am nächsten
gelegenen Linse 59 wirksam mit Flüssigkeit gefüllt aufrechtzuerhalten. Der
Abstand zwischen der Wand 65 und der Schicht 5 kann
recht klein gewählt
werden, sodass ein sehr wirksamer Kapillareffekt erreicht werden
kann, um einen Flüssigkeitsfilm
in dem Abschnitt des Zwischenraums 53 in der Peripherie
des Durchlasses 90 an Ort und Stelle zu halten, weil ein
versehentlicher Kontakt zwischen der Wand 65 und der Schicht 5 beträchtlich
weniger negative Auswirkungen hat als ein Kontakt zwischen einer
optischen Oberfläche,
wie einer Linsenoberfläche,
und der Schicht 5. Die Wand 65 ist vorzugsweise
aus einem relativ weichen Material wie etwa Kunststoff gefertigt
oder mit einem solchen beschichtet, sodass die Gefahr einer Beschädigung im
Fall eines versehentlichen Kontakts zwischen der Wand 65 und
der Schicht 5 gering ist.
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Der
optimale Arbeitsabstand zwischen der Schicht 5 und der
Wand 65, d. h. dem der Schicht 5 am nächsten gelegenen
Abschnitt der Linsenbaugruppe, wird von zwei Faktoren bestimmt.
Einerseits sollte der Abstand groß genug sein, um ausreichend Toleranz
bezüglich
des Abstands zwischen dem Substrat 3 und der Anordnung
der Linsen 55, 59 und dem Gehäuse 61 aufrechtzuerhalten.
Andererseits sollte dieser Abstand nicht zu groß sein, weil dies einen zu großen Flüssigkeitsstrom
erfordern würde,
um den Abschnitt des Zwischenraums 53, durch den die Strahlung
zu dem Punkt 11 gelangt, im eingetauchten Zustand zu halten.
Ein derzeit bevorzugter Bereich für die geringste Dicke des Zwischenraums 53 beträgt 3-1.500 μm, noch bevorzugter
3-500 μm,
wenn die Flüssigkeit
Wasser ist. Grö ßere Werte
für die
geringste Dicke des Zwischenraums können insbesondere vorteilhaft
sein, wenn die Flüssigkeit
eine höhere
Viskosität
hat als Wasser. Auch die Breite der Ausströmöffnung wirkt sich auf das obere
Ende des bevorzugten Bereichs für
die geringste Dicke des Zwischenraums aus, wobei die geringste Dicke
des Zwischenraums vorzugsweise kleiner ist als (100 + 1/20·W) μm, wobei
W die Gesamtbreite der Ausströmöffnung,
gemessen in einer zu der Schicht 5 parallelen Ebene, ist.
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Aufgrund
des Vorhandenseins einer der Schicht 5 zugewandten Aussparung
kann der Abstand zwischen der Schicht 5 und der am nächsten gelegenen
optischen Oberfläche
größer als
ca. 10 μm
sein, zum Beispiel größer als
15 μm, 30 μm oder sogar
100 μm,
um die Unempfindlichkeit gegenüber Toleranzen
zu erhöhen
und die Gefahr eines Kontakts zwischen der Schicht und einer optischen
Oberfläche
weiter zu verringern.
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Bei
der Einrichtung 25 gemäß dem vorliegenden
Beispiel steht die Flüssigkeitszuführstruktur 67 mit
dem Durchlass 90 in Verbindung, um einen Flüssigkeitsausstrom
durch den Durchlass 90 aufrechtzuerhalten. Da die Flüssigkeit 91 durch
den Durchlass 90 in der Wand 65 zwischen der Linse 59 und
der Schicht 5, durch den auch die Strahlung 7 zu dem
Punkt 11 gelangt, zu der Schicht 5 hin ausströmt, wird
die Flüssigkeit 91 besonders
wirksam durch den Zwischenraum 53 geleitet, durch den die Strahlung
zu dem Punkt 11 gelangt. Da die Strahlung 7 durch
die Ausströmöffnung 90,
durch welche die Flüssigkeit 91 geleitet
wird, zu dem Punkt 11 gelangt, erstreckt sich darüber hinaus
das Strahlenbündel 7 durch
den Bereich, durch den die Flüssigkeit 91 ausströmt. Dies
führt zu
einem sehr zuverlässigen
vollständigen
Eintauchen des Abschnitts des Zwischenraums 53, durch den
die Strahlung während
der parallel zur Schicht 5 erfolgenden Bewegung der Linse 59 und
der Schicht 5 relativ zueinander zu dem Punkt gelangt.
Noch ein anderer Vorteil des Ausströmens der Flüssigkeit über eine Öffnung, die auch die Strahlung
zum Bestrahlen des Punkts passiert, liegt darin, dass in dem eingetauchten
Bereich, den die Strahlung passiert, ein relativ hoher Druck aufrechterhalten
werden kann. Dies vermindert wiederum die Gefahr der Blasenbildung,
die zum Beispiel durch in der Flüssigkeit
gelöste
Gase unter dem Einfluss einer Temperaturerhöhung verursacht werden kann.
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Um
den Einschluss von Luftblasen in der Flüssigkeit zu verhindern und
den Abschnitt des Zwischenraums 53, durch den die Strahlung 7 zu
dem Punkt 11 gelangt, in einem gefüllten Zustand zu halten, ist
der Flüssigkeitsausstrom
durch die Ausströmöffnung 90 vorzugsweise
so, dass ein Flüssigkeitsvolumen
zwischen der Wand 65 und der Schicht 5 aufrechterhalten
wird, das ein Flüssigkeitsvolumen stromaufwärts des
Abschnitts des Zwi schenraums 53, durch den die Strahlung
den Punkt 11 bestrahlt, einschließt. Somit wird eine Sicherheitsspanne
an Flüssigkeit
stromaufwärts
(in einer der Richtung der relativen Bewegung der Schicht 5 im
Bereich des Punkts 11 entgegengesetzten Richtung) gebildet,
die sicherstellt, dass Schwankungen in der Entfernung, über die
Flüssigkeit
in stromaufwärtiger
Richtung gefördert
wird, keine Unterbrechung des vollständig gefüllten Zustands des Abschnitts
des Zwischenraums 53 verursacht, der durch die zum Punkt 11 gelangende
Strahlung 7 durchschnitten wird.
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Des
Weiteren strömt
die Flüssigkeit 91 aus der
am weitesten stromabwärts
angeordneten Ausströmöffnung 90 über einen
Querschnitt aus, der größer ist
als der größte Querschnitt 94 des
Abschnitts des Zwischenraums 53, durch den die Strahlung
den Punkt 11 bestrahlt. Dies trägt ebenfalls zum zuverlässigen Eintauchen
des Zwischenraums 53 in der Flüssigkeit 91 bei.
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Wie
in den 2 und 3 ersichtlich, hat die Ausströmöffnung 90 eine
gesamte projizierte Querschnittsdurchlassfläche in einer Ebene parallel zur
Schicht 5, deren Mittelpunkt, in einer Richtung parallel
zur optischen Achse des Linsensystems 109 gesehen, innerhalb
des Abschnitts des Zwischenraums 53 angeordnet ist, durch
den die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt. Dementsprechend
ist der durchschnittliche Weg, auf dem Flüssigkeit ausströmt, zumindest
in einem großen
Maße mittig
angeordnet, bezogen auf den Abschnitt des Zwischenraums 53,
durch den Strahlung zum Punkt 11 gelangt. Dementsprechend
kann die Richtung der Bewegung der Schicht 5 und der Linsenanordnung 9 relativ
zueinander im Bereich des Punkts 11 beträchtlich
variiert werden, ohne das vollständige
Eintauchen des Abschnitts des Zwischenraums 53, durch den
der Punkt 11 bestrahlt wird, zu unterbrechen. Selbst wenn
die Bewegungsrichtung der Schicht 5 beträchtlich
variiert wird, bedeckt die Flüssigkeitsspur 95 noch
den gesamten Abschnitt des Zwischenraums 53, durch den
der Punkt bestrahlt wird. Trotzdem sind Bereiche der Ausströmöffnung 90 um
den Strahl 7 nahe dem Strahl angeordnet, sodass eine überflüssige Befeuchtung
der Schicht 5 begrenzt wird.
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Gemäß dem vorliegenden
Beispiel ist der Abschnitt des Zwischenraums 53, durch
den die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt, bezogen
auf die Ausströmöffnung 90 ebenfalls
in einem solchen Maße
mittig angeordnet, dass die Spur 95 der aus der Ausströmöffnung 90 in
den Zwischenraum 53 abgegebenen Flüssigkeit 91 den Abschnitt
des Zwischenraums 53, durch den die Strahlung 7 den
Punkt 11 bestrahlt, komplett eintaucht, nicht nur während sich
an der Position des Punkts 11 die Schicht 5 und das
mindestens eine Lin sensystem 9 relativ zueinander in der
durch den Pfeil 52 (der die Bewegungsrichtung der Schicht 5 relativ
zum Linsensystem 9 anzeigt) angezeigten Richtung bewegen,
sondern auch während
sich an der Position des Punkts 11 die Schicht 5 und
das Linsensystem 9 relativ zueinander in entgegengesetzter
Richtung bewegen.
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Besonders
weil in dem in den 2 und 3 gezeigten
Beispiel das Strahlenbündel 7 die Querschnittsfläche der
Ausströmöffnung 90 mittig passiert,
taucht bereits die in die Ausströmöffnung 90 hinein
und aus derselben heraus strömende
Flüssigkeit 91 insbesondere
bereits den Abschnitt des Zwischenraums 53, durch den die
Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt, ein.
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Je
mehr die Richtung der Bewegung der Schicht 5 und des Linsensystems 9 parallel
zur Schicht 5 im Bereich des Punkts 11 geändert werden kann,
ohne das Eintauchen des Abschnitts 94 des Bereichs 53,
den die Strahlung passiert, zu unterbrechen, umso geeigneter ist
die Einrichtung für
Anwendungen, bei denen sich der Punkt 11 in sehr unterschiedlichen
Richtungen über
die Oberfläche
der Schicht bewegen muss, wie bei Bildgebungsverfahren, bei denen
der Punkt ein auf die Schicht 5 projiziertes zweidimensionales
Bild ist. Bei solchen Anwendungen besteht der Vorteil, einen vergleichsweise
großen
Brechungsindex zwischen dem Linsensystem und dem Medium zwischen
dem Linsensystem und der bestrahlten Oberfläche zu haben, darin, dass das
Bild mit einer höheren
Auflösung
projiziert werden kann, was wiederum eine weitere Miniaturisierung
und/oder eine verbesserte Zuverlässigkeit ermöglicht.
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Ein
Beispiel für
solche Anwendungen ist die optische Projektionslithographie zum
Bearbeiten von Wafern für
die Herstellung von Halbleiterbauelementen. Ein Gerät und ein
Verfahren für
diesen Zweck sind in 7 schematisch dargestellt. Waferstepper und
Waferscanner sind handelsüblich.
Dementsprechend werden solche Verfahren und Geräte nicht sehr detailliert beschrieben,
sondern in erster Linie, um das Eintauchen in einer Flüssigkeit,
wie in der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, im Rahmen solcher
optischen Bildgebungsanwendungen verständlich zu machen.
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Das
Projektionslithographiegerät
gemäß 7 umfasst
eine Waferhalterung 12 und einen Projektor 13 mit
einer Linsenbaugruppe 14 über der Waferhalterung 12.
In 7 trägt
die Waferhalterung 12 einen Wafer 15, auf dem
eine Vielzahl von Bereichen 16 durch einen Strahl, der
ein Bild oder Teilbild einer Maske oder eines Retikels 17 in
einem mit dem Projektor 13 wirkverbundenen Scanner 18 projiziert, bestrahlt
werden soll. Der Halteteller ist in X- und Y-Richtung entlang von
durch Spindelantriebe 21, 22 angetriebe nen Spindeln 19, 20 beweglich.
Die Spindelantriebe 21, 22 und der Scanner 18 sind
mit einer Steuereinheit 23 verbunden.
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Üblicherweise
wird bei der optischen Lithographie eines von zwei Arbeitsprinzipien
angewendet. Bei der sogenannten Waferstepper-Betriebsart projiziert
der Projektor ein komplettes Bild des Retikels auf einen der Bereiche 16 auf
dem Wafer 15. Wenn die erforderliche Belichtungszeit erreicht
wurde, wird der Lichtstrahl ausgeschaltet oder verdunkelt, und der
Wafer 15 wird durch die Spindelantriebe 21, 22 bewegt,
bis sich ein nächster
Bereich 16 des Wafers in der erforderlichen Position vor
der Linsenbaugruppe 14 befindet. Abhängig von den relativen Positionen
des belichteten Bereichs und des nächsten zu belichtenden Bereichs
kann dies eine relativ schnelle Bewegung der Linsenbaugruppe 14 entlang der
Oberfläche
des Wafers in sehr unterschiedlichen Richtungen beinhalten. Die
Größe des bestrahlten Punkts
auf der Oberfläche
des Wafers, auf den das Bild des Retikels projiziert wird, beträgt üblicherweise ca.
20 × 20
mm, aber größere und
kleinere Punkte sind denkbar.
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Insbesondere
wenn größere Halbleitereinheiten
hergestellt werden sollen, ist es vorteilhaft, das Bild in der anderen
Betriebsart zu projizieren, die im Allgemeinen als Waferscanner-Betriebsart
bezeichnet wird. Bei dieser Betriebsart wird nur ein schlitzförmiger Abschnitt
des Retikels als ein schlitzförmiger Punkt
mit einer Länge,
die um ein Vielfaches (zum Beispiel das Vier- oder Mehrfache) größer ist
als seine Breite in einem Bereich 16 der Oberfläche des Wafers 15 projiziert.
Eine übliche
Größe des Punkts beträgt zum Beispiel
ca. 30 × 5
mm. Dann wird das abzutastende Retikel 17 entlang eines
Abtastfensters bewegt, während
die Waferhalterung 12 gleichzeitig relativ zur Linsenbaugruppe 14 bewegt
wird, gesteuert durch die Steuereinheit 23 mit einer Geschwindigkeit,
die so angepasst ist, dass sich nur der Projektionspunkt, aber nicht
die abgetasteten Teilbildbereiche des Retikels 17, die
auf den Wafer projiziert werden, relativ zum Wafer 15 bewegt.
Somit wird das Bild des Retikels 17 auf einen Bereich 16 des
Wafers übertragen.
Die Bewegung des Wafers 15 relativ zur Linsenbaugruppe 14,
während
ein laufender Fensterabschnitt des Retikels auf den Wafer 15 projiziert
wird, erfolgt üblicherweise
langsam und jeweils in der gleichen Richtung. Nachdem das komplette
Bild eines Retikels 17 auf den Wafer 15 projiziert
wurde, wird der Wafer 15 im Allgemeinen viel schneller
relativ zur Linsenbaugruppe 14 bewegt, um einen nächsten Bereich
des Wafers 15, auf den ein nächstes Bild des oder eines
Retikels 17 zu projizieren ist, vor die Linsenbaugruppe 14 zu
bringen. Diese Bewegung erfolgt in sehr unterschiedlichen Richtungen,
abhängig
von den relativen Positionen des belichteten Bereichs 16 des
Wafers 15 und des nächsten
zu belichtenden Bereichs 16 des Wafers 15. Um das
Bestrahlen der Oberfläche
des Wafers 15 nach der Verschiebung des Wafers 15 relativ
zur Linse 14 (d. h. auch die Linse oder die Linse und der
Wafer kann/können
bewegt werden) wieder aufnehmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn
das Flüssigkeitsvolumen
in dem Zwischenraum zwischen der Linse 14 und der Oberfläche des
Wafers 15, den die Strahlung passiert, sofort nach dem
Abschluss dieser Bewegung mit Flüssigkeit
gefüllt
wird, sodass der Raum zuverlässig
eingetaucht ist, bevor die Bestrahlung wieder aufgenommen wird.
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Auch
für die
optische Lithographie kann Wasser eingesetzt werden, zum Beispiel
wenn die Strahlung Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm ist. In manchen
Fällen
können
jedoch andere Flüssigkeiten
geeigneter sein.
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Für die Zufuhr
von Flüssigkeit
in den Zwischenraum zwischen der Linse und der Schicht kann sich
eine Flüssigkeitszuführleitung
durch das Gehäuse
erstrecken und zu einer Ausströmöffnung in
Form einer Kanalstruktur in einer der Schicht zugewandten Oberfläche führen, wobei
diese Kanalstruktur zu der Schicht hin offen ist, zum Verteilen
von zugeführter Flüssigkeit
in Längsrichtung
entlang dem Kanal und zum Abgeben verteilter Flüssigkeit zur Schicht hin. Beim
Betrieb wird die Flüssigkeit
dann durch die Kanalstruktur in Längsrichtung entlang der Kanalstruktur
verteilt und Flüssigkeit
wird aus der Kanalstruktur zur Schicht hin abgegeben. Dies führt zu einer
relativ breiten, flachen Flüssigkeitsspur
und einem vollständigen
Eintauchen des Abschnitts des Zwischenraums, den das Strahlenbündel passiert,
selbst wenn die Richtung der Bewegung des Linsensystems und der
Schicht relativ zueinander parallel zur Ebene der Schicht beträchtlich
geändert
wird.
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Der
Kanal kann verschiedene Formen aufweisen. Bei der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform
ist der Kanal so gebildet, dass die Ausströmöffnung außerhalb des Strahlenbündels angeordnet
ist und sich um den Abschnitt des Zwischenraums, durch den die Strahlung
den Punkt bestrahlt, erstreckt. In einer Richtung parallel zur optischen
Achse des Linsensystems gesehen, ist der Mittelpunkt der gesamten
Querschnittsdurchlassfläche
der Ausströmöffnung vorzugsweise
innerhalb des Abschnitts des Zwischenraums angeordnet, durch den
die Strahlung den Punkt bestrahlt. Ferner ist der Abschnitt des
Zwischenraums, durch den die Strahlung den Punkt bestrahlt, bezogen
auf die Querschnittsfläche
der Ausströmöffnung vorzugsweise
in einem solchen Maße
mittig angeordnet, dass die Richtung der Bewegung des Linsensystems
und der Schicht relativ zuein ander und parallel zur Ebene der Schicht
umgekehrt werden kann, ohne das vollständige Eintauchen des Abschnitts
des Zwischenraums, den das Strahlenbündel passiert, zu unterbrechen.
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Die
Flüssigkeit
wird vorzugsweise mit einem Druckabfall über der Flüssigkeit zwischen der Kanalstruktur
und der Umgebung zugeführt,
der gerade ausreichend ist, um den Abschnitt des Zwischenraums,
den die Strahlung passiert, zuverlässig eingetaucht zu halten.
Somit wird die Menge des der Oberfläche zugeführten Wassers auf einem Minimum
gehalten.
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Wenn
die Flüssigkeit über eine
kanalförmige Ausströmöffnung abgegeben
wird, kann des Weiteren die geringste Dicke des Zwischenraums (bei
diesem Beispiel der Abstand zwischen der Schicht und der Oberfläche des
Wandabschnitts) größer sein, ohne
eine übermäßige Gefahr
der Unterbrechung des Eintauchens des Abschnitts 194 des
Zwischenraums, den die Strahlung passiert, zu verursachen.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit,
mit der die Flüssigkeit
zugeführt
wird, ist vorzugsweise wie folgt: Wenn der Zwischenraum zwischen
der Schicht und der der Schicht am nächsten gelegenen Oberfläche des
Linsensystems eine geringste Dicke H (gemessen senkrecht zur Schicht)
aufweist, die Schicht und die mindestens eine Linse relativ zueinander
mit einer Geschwindigkeit V bewegt werden, die Flüssigkeit
vorzugsweise über
eine Ausströmöffnung mit
einem Durchmesser D, gemessen in einer Ebene parallel zur Schicht,
zugeführt
wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit
vorzugsweise gleich 0,5·β·H·(D + α·H)·V, wobei α eine Konstante
zwischen 1 und 10 und β eine
Konstante zwischen 1 und 3 ist.
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Somit
kann zuverlässig
sichergestellt werden, dass in dem Zwischenraum eine laminare Strömung mit
einem im Wesentlichen linearen Geschwindigkeitsprofil und vorzugsweise
eine homogene Couette-Strömung
gegeben ist. Eine solche Strömung übt eine
im Wesentlichen konstante Kraft auf die Wand, in welcher der Kanal
vorgesehen ist, und auf die Seite der der Schicht am nächsten gelegenen
Linse aus. In der Folge übt
das in dem Zwischenraum vorhandene Wasser im Wesentlichen keine
schwankenden Flüssigkeitskräfte auf
das Linsensystem aus. Solche schwankenden Flüssigkeitskräfte würden zu unerwünschten
Vibrationen des Linsensystems und damit zu Fokussier- und Positionierungsfehlern
des Strahlenbündels
auf der lichtempfindlichen Schicht führen. Der Flüssigkeitsstrom
ist vorzugsweise frei von Lufteinschlüssen, sodass das Strahlenbündel dadurch
nicht gestört
wird.
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In
den 4 und 5 ist ein drittes Beispiel eines
Linsensystems 209 für
Einrichtungen wie die in den 1 und 7 gezeigten
Einrichtungen gezeigt. Gemäß diesem
Beispiel ist die Ausströmöffnung 290 stromabwärts des
Flüssigkeitszuführkanals 267 ebenfalls
mit einer zu der Schicht 5 hin (d. h. in der Richtung,
in welcher der Strahl 207 gerichtet ist) offenen Kanalstruktur
versehen, weist aber, in axialer Richtung des Linsensystems 209 gesehen,
eine andere, rechteckige Form auf. Eine im Wesentlichen rechteckige
Form ist für
das zuverlässige
Eintauchen eines rechteckigen Bereichs 294 des durch das Strahlenbündel durchschnittenen
Zwischenraums besonders vorteilhaft und erhält zugleich ein einheitliches
Flüssigkeitsströmungsmuster
im gesamten durchschnittenen Abschnitt 294 des Zwischenraums aufrecht,
insbesondere wenn die Bewegung des Linsensystems 209 und
der Schicht 5 relativ zueinander in einer Richtung senkrecht
zu einer der Seiten der rechteckigen Kanalstruktur 290 verläuft. Solche
Bedingungen sind typisch für
die optische Projektionslithographie.
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Wie
bei dem in den 2 und 3 gezeigten
Beispiel wird die Aussparung 292 durch einen Durchlass 295 in
einer Wand 265 senkrecht zur Achse des Linsensystems 9 und
eine Oberfläche
der dem Punkt 11 am nächsten
gelegenen Linse 259 begrenzt, und die Oberfläche der
dem Punkt 11 am nächsten
gelegenen Linse 259 begrenzt auch den Abschnitt 294 des
Zwischenraums 253, durch den die Strahlung 207 zum
Punkt 11 gelangt. Dementsprechend ist die Linse 259 wirksam
vor einer Beschädigung
aufgrund eines versehentlichen Kontakts zwischen dem Linsensystem 209 und
der Schicht 5 auf dem Substrat 3 geschützt. Gemäß diesem
Beispiel ist der Durchlass 295 jedoch keine Ausströmöffnung, über die
Flüssigkeit
abgegeben wird.
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Das
in 6 gezeigte Linsensystem 309 ist mit zwei
am weitesten stromabwärts
gelegenen Ausströmöffnungen 390, 390' versehen und
der Abschnitt 394 des Zwischenraums, durch den die Strahlung
zu dem Punkt auf der zu bestrahlenden Schicht gelangt, ist bezogen
auf die Ausströmöffnungen
mittig angeordnet, sodass der Abschnitt 394 des Zwischenraums,
den die Strahlung passiert, vollständig in eine Flüssigkeitsspur 395 eingetaucht
ist, die aus einer ersten der Ausströmöffnungen 390 abgegeben wird,
wenn die Bewegung der Schicht relativ zum Linsensystem 309 in
dem Bereich des Punkts in einer ersten, mit einem Pfeil 352 angezeigten
Richtung erfolgt, und vollständig
in die Flüssigkeitsspur 395' eingetaucht
ist, die aus der anderen der Ausströmöffnungen 390' abgegeben wird,
wenn die Bewegung der Schicht relativ zum Linsensystem 309 in
dem Bereich des Punkts in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung
erfolgt, die mit einem Pfeil 352' ange zeigt ist. Wenn das Eintauchen
während
der relativen Bewegung des Linsensystems 309 und der Schicht
in anderen Richtungen parallel zur Schicht sichergestellt werden
soll, können
Ausströmöffnungen 390 in anderen
Winkelpositionen bezogen auf den Abschnitt 394 des Zwischenraums,
den die Strahlung passiert, vorgesehen werden, der Druckabfall und die
Strömungsgeschwindigkeit
können
erhöht
werden, um breitere Flüssigkeitsspuren
zu erzeugen, und/oder die Ausströmöffnungen
können
anders gestaltet sein, zum Beispiel schlitzförmig, wobei der Schlitz zum
Beispiel gerade oder um die optische Achse des Linsensystem 309 gekrümmt sein
kann.
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Auch
bei dem Linsensystem 309 gemäß diesem Beispiel ist, in einer
Richtung parallel zur optischen Achse des Linsensystems 309 gesehen,
der Mittelpunkt 396 der gesamten Querschnittsdurchlassfläche der
Ausströmöffnungen 390, 390 innerhalb
des Abschnitts 394 des Zwischenraums 353 angeordnet,
durch den die Strahlung zum Punkt 11 gelangt.
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Ein
besonderer Vorteil des Vorhandenseins einer Vielzahl von Ausströmöffnungen,
die entlang dem Umfang beabstandet um den Abschnitt 394 des Zwischenraums,
durch den die Strahlung zu dem Punkt auf der zu bestrahlenden Schicht
gelangt, angeordnet sind, liegt darin, dass abhängig von der Richtung der Bewegung
der Schicht und des Linsensystems 309 relativ zueinander
Flüssigkeit
selektiv nur aus der Ausströmöffnung oder
den Ausströmöffnungen
stromaufwärts
des Punkts auf der zu bestrahlenden Schicht abgegeben werden kann.
Somit kann die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit begrenzt
werden, und die Menge der aufzunehmenden Flüssigkeit wird verringert.