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Dokumentenidentifikation DE60307322T2 18.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001584089
Titel VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUM BESTRAHLEN EINER SCHICHT MITTELS EINES LICHTPUNKTS
Anmelder Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder VAN SANTEN, Helmar, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
NEIJZEN, H., Jacobus, NL-5656 AA Eindhoven, NL
Vertreter Volmer, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 52066 Aachen
DE-Aktenzeichen 60307322
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.11.2003
EP-Aktenzeichen 037756988
WO-Anmeldetag 20.11.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/IB03/05708
WO-Veröffentlichungsnummer 2004057590
WO-Veröffentlichungsdatum 08.07.2004
EP-Offenlegungsdatum 12.10.2005
EP date of grant 02.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse G11B 7/135(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G11B 7/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G11B 7/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G03F 7/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

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 7.

Solch ein Verfahren und solch eine Einrichtung sind aus WO-A-02/13194 bekannt. Gemäß dieser Veröffentlichung werden das beschriebene Verfahren und die Einrichtung zur Herstellung eines optisch abtastbaren Informationsträgers verwendet. Bei einem solchen Prozess wird zuerst ein Originalmodell hergestellt und anschließend wird mittels des Originalmodells oder mittels eines Tochtermodells, das mittels des Originalmodells hergestellt worden ist, der Informationsträger mittels eines Replikationsprozesses hergestellt. Zum Herstellen des Originalmodells werden ein moduliertes Strahlungsbündel, welches mittels eines optischen Linsensystems auf einen Abtastpunkt auf einer lichtempfindlichen Schicht gerichtet und fokussiert ist, die von einem Substrat getragen wird, und das Substrat und die Linse im Verhältnis zueinander bewegt. Ein Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Schicht und einer nächstliegenden Oberfläche eines Linsensystems, das der lichtempfindlichen Schicht gegenüberliegt, bleibt mit einer Flüssigkeit gefüllt.

Zum Bewegen des Substrats im Verhältnis zu dem Linsensystem kann ein Tisch, welcher das Substrat trägt, um eine Drehachse gedreht werden. Mittels einer Verfahreinrichtung kann das Linsensystem mit einer radialen Richtungskomponente im Verhältnis zu der Drehachse des Tisches verfahren werden. Flüssigkeitszufuhrmittel führen die Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Schicht und einer am nächsten liegenden optischen Oberfläche des Linsensystems ein.

Ein Problem dieses bekannten Verfahrens und dieser Einrichtung besteht darin, dass die Immersion der aufeinander folgenden Abschnitte der zu bestrahlenden Schicht sehr einfach unterbrochen werden kann, beispielsweise weil die Flüssigkeit aus dem Bereich des Zwischenraums, durch welchen die auf den Strahlungspunkt gerichtete Strahlung hindurchgeht, abgezogen wird, wenn sich die Schicht und die Linse im Verhältnis zueinander zu schnell bewegen. Die Immersion kann außerdem aufgrund von bedeutenden Veränderungen in der Bewegungsrichtung der Linse und der Schicht zueinander unterbrochen werden. Die Stabilität des Flüssigkeitsfilms zwischen der zu bestrahlenden Schicht und der am nächsten liegenden optischen Oberfläche des optischen Elements kann verbessert werden, indem die Entfernung zwischen der zu bestrahlenden Schicht und der am nächsten liegenden optischen Oberfläche des optischen Elements sehr klein gestaltet ist. Dies hat allerdings zur Folge, dass die Einrichtung und insbesondere die der zu bestrahlenden Schicht am nächsten liegende Linse im Falle eines Kontaktes zwischen der sich im Verhältnis zueinander bewegenden Linse und der Schicht leicht beschädigt werden kann.

Ein weiteres Verfahren und eine Einrichtung, um ein Strahlungsbündel auf einen Punkt einer lichtempfindlichen Schicht zu richten, sind in JP-A-10 255 319 offenbart. Gemäß diesem Verfahren wird die lichtempfindliche Schicht auf ein scheibenförmiges Substrat aufgetragen, das aus Glas hergestellt ist. Der Tisch und das Substrat werden um eine Drehachse gedreht, die senkrecht zu dem Substrat verläuft, und das Linsensystem wird mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit in eine radiale Richtung im Verhältnis zu der Drehachse verfahren, sodass der Abtastpunkt des Strahlungsbündels, der auf der lichtempfindlichen Schicht gebildet wird, einer spiralförmigen Spur auf der lichtempfindlichen Schicht folgt. Das Strahlungsbündel – in dieser vorbekannten Einrichtung ein Laserstrahl – ist dergestalt moduliert, dass eine Serie von bestrahlten und nicht bestrahlten Elementen auf der spiralförmigen Spur ausgebildet wird, wobei die Serie einer gewünschten Serie von InformAtionselementen auf dem herzustellenden Informationsträger entspricht. Anschließend wird die lichtempfindliche Schicht entwickelt, sodass die bestrahlten Elemente aufgelöst werden und eine Serie von Vertiefungen in der lichtempfindlichen Schicht ausgebildet wird. Als Nächstes wird eine relative dünne Aluminiumschicht auf der lichtempfindlichen Schicht zerstäubt, wobei die Aluminiumschicht anschließend in einem elektrochemischen Abscheidungsprozess mit einer vergleichsweise dicken Nickelschicht versehen wird. Die dermaßen ausgebildete Nickelschicht wird anschließend von dem Substrat entfernt und bildet das herzustellende Originalmodell, welches auf die vorstehend beschriebene Weise mit einer scheibenförmigen Oberfläche bereitgestellt wird, die eine Serie von erhabenen Abschnitten aufweist, welche der gewünschten Serie von Informationselementen auf dem herzustellenden Informationsträger entspricht. Das dermaßen hergestellte Originalmodell kann geeigneterweise zum Herstellen der gewünschten Informationsträger verwendet werden, allerdings werden im Allgemeinen eine Anzahl von Kopien, so genannte Tochtermodelle mittels des Originalmodells in einem Replikationsverfahren hergestellt. Diese Tochtermodelle werden verwendet, um die gewünschten Informationsträger mittels eines weiteren Replikationsverfahrens herzustellen, im Allgemeinen einem Spritzgussverfahren. Auf diese Weise ist die erforderliche Anzahl von Originalmodellen begrenzt, welche relativ teuer sind. Ein solches Herstellungsverfahren eines optisch abtastbaren Informationsträgers, wie beispielsweise einer CD oder DVD, die lochförmige Informationselemente mittels eines Originalmodells oder mittels eines Tochtermodells aufweisen, das mittels des Originalmodells hergestellt wird, ist allgemein bekannt und gebräuchlich.

Der Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Schicht und der Linse des Linsensystems, das der lichtempfindlichen Schicht gegenüberliegt, ist mit Wasser gefüllt. Zu diesem Zweck ist die bekannte Einrichtung mit einer Ausflussöffnung versehen, welche in der Nähe der Drehachse des Tisches liegt. Das Wasser, das über die Ausflussöffnung zugeführt wird, wird unter dem Einfluss von Fliehkräften im Wesentlichen über die gesamte Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht verteilt, sodass auch der Zwischenraum mit Wasser gefüllt wird. Da Wasser einen wesentlich höheren optischen Brechungsindex als Luft aufweist, führt die Bereitstellung von Wasser in dem Zwischenraum zu einer bedeutenden Zunahme eines Winkels, den die Strahlen, die von dem Strahlungsbündel und der optischen Achse des Linsensystems ausgehen, an der Stelle des Abtastpunktes einschließen. Im Ergebnis wird die Größe des Punktes, der durch das Strahlungsbündel auf der lichtempfindlichen Schicht gebildet wird, bedeutend reduziert, sodass eine viel größere Anzahl von bestrahlten und nicht bestrahlten Elementen auf der lichtempfindlichen Schicht ausgebildet werden können, und der herzustellende Informationsträger weist eine höhere Informationsdichte auf.

Ein weiteres Beispiel einer Anwendung, in welcher der Zwischenraum zwischen einer Linse und einer zu bestrahlenden Oberfläche dauernd mit einer Flüssigkeit gefüllt bleibt, sind optische Bildgebungsverfahren und -geräte, wie beispielsweise optische Projektionslithografie, wobei der Punkt, der durch die Strahlung ausgebildet wird, die auf die Oberfläche projiziert wird, ein Bild oder ein Teil eines Bildes ausgestaltet. Ein solches Verfahren und ein Gerät sind in der internationalen Patentanmeldung WO99/49504 beschrieben.

Ein Nachteil dieser Verfahren und Einrichtungen besteht darin, dass der Flüssigkeitsfilm, der in dem Zwischenraum ausgebildet wird, während und nach dem relativen Verfahren der Linse und der Oberfläche parallel zu der Oberfläche nicht immer zuverlässig, vollständig und in gleichmäßigem Zustand beibehalten wird. Deswegen entstehen Fehler in der lichtempfindlichen Schicht. Darüber hinaus führen Abweichungen in der Beschaffenheit des Flüssigkeitsfilms, die durch die relativen Bewegungen der Linse und der Oberfläche hervorgerufen werden, zu wechselnden Kräften, die auf das Linsensystem ausgeübt werden. Da das Linsensystem begrenzt starr aufgehängt ist, verursachen die wechselnden Kräfte, die durch den Flüssigkeitsfilm ausgeübt werden, unerwünschte Schwingungen des Linsensystems, welche die Exaktheit noch mehr beeinträchtigen, mit welcher das Bild auf die Oberfläche projiziert wird. Des Weiteren muss eine relativ große Flüssigkeitsmenge zugeführt werden, um ein Flüssigkeitsvolumen an der Stelle des Zwischenraumabschnitts zu halten, durch welchen die Strahlung hindurchgeht. Im Ergebnis muss die bekannte Einrichtung mit aufwändigen Mitteln bereitgestellt werden, um unerwünschten Kontakt zwischen der Flüssigkeit und weiteren Teilen der Einrichtung zu vermeiden.

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, den Abschnitt des Zwischenraums zwischen der optischen Oberfläche, die der zu bestrahlenden Schicht am nächsten liegt, und jener Schicht, durch welche die Strahlung hindurchgeht, über einen größeren Bereich relativer Geschwindigkeiten und Richtungen relativen Verfahrens des optischen Elements und der Schicht zuverlässig mit Flüssigkeit gefüllt zu halten.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, das Beschädigungsrisiko aufgrund von unbeabsichtigtem Kontakt zwischen dem optischen Element und der zu bestrahlenden Schicht zu reduzieren.

Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben durch Bereitstellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst. Gemäß der Erfindung wird außerdem eine Einrichtung gemäß Anspruch 7 für das Ausführen eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.

Der Kanal, mit welchem die zugeführte Flüssigkeit in länglicher Richtung entlang des Kanals verteilt wird und welcher die verteilte Flüssigkeit in Richtung der Schicht abgibt, liefert die Flüssigkeit als eine Schicht. Dementsprechend kann der Abschnitt des Zwischenraums, welcher eine optische Funktion erfüllt, bei geringerer Empfindlichkeit gegenüber Abweichungen in Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung der Linse oder Linsen und der Schicht im Verhältnis zueinander, mit Flüssigkeit gefüllt gehalten werden.

Dadurch, dass das Verfahren und die Einrichtung gegenüber der Geschwindigkeit und Verfahrrichtung des optischen Elements und der Schicht im Verhältnis zueinander und Abweichungen weniger empfindlich sind, ist es nicht nur bei der Herstellung von optischen Informationsträgern oder Modellen dafür vorteilhaft, bei denen höchstens nur kleine Abweichungen in der Bewegungsrichtung der Schicht im Verhältnis zu dem optischen Element vorkommen, sondern außerdem bei weiteren Anwendungen, wie beispielsweise optischer Bildgebung, und noch spezifischer beispielsweise bei Wafersteppern (Halbleiterscheiben-Schrittmotoren) und Waferscannern (Halbleiterscheiben-Abtastern) für optische Projektionslithografie, beispielsweise für die Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei denen die Bewegungsrichtung des optischen Elements im Verhältnis zu der Schicht wesentlich verändert wird, wenn die Halbleiterscheibe schrittweise im Verhältnis zu dem optischen Element bewegt wird, um das optische Element in eine neue Stellung gegenüber der Halbleiterscheibe zur Projektion der Urmaske auf einen neuen Punkt auf der Halbleiterscheibe zu bringen oder zum Abwickeln (Abtasten) des projizierten Bildes der Urmaske (Maske) über einem nächsten Bereich auf der Halbleiterscheibe. Der Punkt wird anschließend entweder durch den Projektionsbereich der Urmaske auf der Halbleiterscheibe oder durch den sich bewegenden Projektionsbereich eines laufenden, üblicherweise spaltförmigen, Fensterabschnitts der Urmaske gebildet, der durch Abtasten oder quasi Abtasten entlang der Urmaske in Übereinstimmung mit der Bewegung der Halbleiterscheibe im Verhältnis zu dem optischen Element erhalten wird.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Wirkungen als auch Einzelheiten dieser Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervorgehen.

1 ist eine schematische Seitenansicht eines Beispiels einer Einrichtung, um Strahlung auf einen Punkt auf einer Schicht zu richten;

2 ist eine schematische Ansicht im Querschnitt eines distalen Endabschnitts eines ersten Beispiels eines optischen Systems für eine Einrichtung, wie in 1 gezeigt, einer Schicht, auf welche die Strahlung gerichtet wird, und eines Flüssigkeitsstroms, der beim Betrieb aufrechterhalten wird;

3 ist eine schematische Ansicht von unten entlang der Linie III-III in 2;

4 ist eine schematische Ansicht im Querschnitt eines distalen Endabschnitts eines dritten Beispiels eines optische Systems für eine Einrichtung, wie in 1 gezeigt, einer Schicht, auf welche die Strahlung gerichtet wird, und eines Flüssigkeitsstroms, der beim Betrieb aufrechterhalten wird;

5 ist eine schematische Ansicht von unten entlang der Linie IV-IV in 4; und

6 ist eine schematische Darstellung in der Draufsicht von oben eines Wafersteppers/-scanners für optische Lithografie.

Bei der Herstellung eines optischen abtastbaren Informationsträgers, wie beispielsweise einer CD oder einer DVD, wird ein scheibenförmiges Substrat 3 aus Glas (1), das auf einer seiner beiden Seiten eine dünne lichtempfindliche Schicht 5 trägt, mittels eines modulierten Strahlungsbündels 7, beispielsweise eines DUV-Laserstrahls mit einer Wellenlänge von ungefähr 260 nm bestrahlt. Um die lichtempfindliche Schicht 5 zu bestrahlen, wird ein Beispiel 25 einer Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet, wobei die Einrichtung nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben wird. Das Strahlungsbündel 7 wird auf einen Abtastpunkt 11 auf der lichtempfindlichen Schicht 5 durch ein optisches System fokussiert, gemäß dem vorliegenden Beispiel in Gestalt eines Linsensystems 9, das eine Vielzahl von optischen Elementen in Form von Linsen einschließt. Das Linsensystem 9 schließt eine (nicht dargestellte) Objektivlinse 55 ein, welche in einem Linsenhalter 57 sicher befestigt ist. Das Linsensystem 9 schließt des Weiteren eine distalste Linse 59 ein, welche diejenige der optischen Elemente des Linsensystems 9 ist, die beim Betrieb der Schicht 5 am nächsten liegt. Ein Zwischenraum 53 wird zwischen der Schicht 5, die bestrahlt wird, und dem einen der optischen Elemente des Linsensystems 9, das der Schicht 5 am nächsten liegt, aufrechterhalten. Die optischen Elemente können außerdem andere Gegenstände als Linsen einschließen, wie beispielsweise Filter, Abschirmungen, Beugungsgitter oder Spiegel.

Die Schicht 5 und das Linsensystem 9 werden im Verhältnis zueinander verfahren, sodass das modulierte Strahlungsbündel 7 auf der lichtempfindlichen Schicht 5 nacheinander eine Serie 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 13 zurücklässt. Es ist außerdem möglich vorzusehen, dass die bestrahlten Abschnitte zurückgelassen werden, während die nicht bestrahlten Abschnitte aufgelöst werden. In beiden Fällen wird eine Serie von Löchern oder Höckern, welche der gewünschten Serie von lochförmigen Informationselementen auf dem Informationsträger entsprechen, in der lichtempfindlichen Schicht 5 ausgebildet. Die lichtempfindliche Schicht 5 wird anschließend mit einer vergleichsweise dünnen Schicht von beispielsweise Nickel mittels eines Zerstäubungsprozesses bedeckt. Als nächstes wird diese dünne Schicht mit einer vergleichsweise dicken Nickelschicht in einem elektrochemischen Abscheidungsprozess bedeckt. In der Nickelschicht, welche letztendlich von dem Substrat 3 entfernt wird, hinterlässt das Muster von Löchern, das in der lichtempfindlichen Schicht 5 ausgebildet ist, ein entsprechendes Muster, das ein Negativ des Musters ist, das in dem herzustellenden Informationsträger ausgebildet werden soll, d.h. das Originalmodell umfasst eine Serie von erhabenen Abschnitten, welche der Serie von lochförmigen Elementen entspricht, die in der lichtempfindlichen Schicht 5 ausgebildet sind, und der gewünschten Serie von lochförmigen Informationselementen auf dem Informationsträger. Infolgedessen ist das Originalmodell zur Verwendung als Modell in einer Spritzgussmaschine zum Spritzgießen der gewünschten Informationsträger brauchbar geworden. Im Allgemeinen wird allerdings eine Kopie des Originalmodells als das Modell zum Spritzgießen anstatt des Originalmodells verwendet, wobei die Kopie des Originalmodells üblicherweise als Tochtermodell bezeichnet wird, welches mittels des Originalmodells unter Verwendung eines gebräuchlichen Replikationsprozesses hergestellt wird, der an sich bekannt ist.

Das Substrat 3 mit der lichtempfindlichen Schicht 5 wird auf einem Tisch 27 angeordnet, welcher um eine Drehachse 29 drehbar ist, welche senkrecht zu dem Tisch 27 und dem Substrat 3 verläuft. Der Tisch kann mittels eines ersten Elektromotors 31 angetrieben werden. Die Einrichtung 25 umfasst des Weiteren eine Strahlungsquelle 33, welche in dem gezeigten Beispiel aus einer Laserquelle besteht, die in einer feststehenden Position an einem Rahmen 35 der Einrichtung 25 sicher befestigt ist. Es ist anzumerken, dass die Strahlung als Alternative außerdem von außerhalb der Einrichtung erhalten werden kann. Die Steuerung der Strahlung, die auf die Schicht 5 gerichtet wird, kann auf viele Arten erreicht werden, beispielsweise durch Steuerung der Strahlungsquelle 33 und/oder durch Steuerung einer Blende oder eines (nicht dargestellten) Strahlungsablenkers zwischen der Strahlungsquelle 33 und der Schicht 5.

Das optische Linsensystem 9 ist auf einem ersten Wagen 37 befestigt, welcher radial (parallel zu der X-Richtung in den Zeichnungen) im Verhältnis zu der Drehachse 29 mittels einer ersten Verfahrkonstruktion 39 verfahren werden kann. Zu diesem Zweck schließt die erste Verfahrkonstruktion 39 einen zweiten Elektromotor 41 ein, durch den der erste Wagen 37 über eine gerade Führung 43 verfahren werden kann, welche parallel zu der X-Richtung verläuft und im Verhältnis zu dem Rahmen 35 feststehend ist. Ein Spiegel 45, der mit einer optischen Achse 49 des Linsensystems 9 fluchtet, ist außerdem an dem ersten Wagen 37 befestigt. Beim Betrieb folgt das Strahlungsbündel 7, das durch die Strahlungsquelle 33 erzeugt wird, einem Strahlungsbündelweg 47, der parallel zu der X-Richtung verläuft, und das Strahlungsbündel 7 wird durch den Spiegel 45 in eine Richtung parallel zu der optischen Achse 49 des Linsensystems 9 abgelenkt. Das Linsensystem 9 kann in Richtung seiner optischen Achse 49 mittels eines Fokusbetätigungselements 51 über vergleichsweise kleine Entfernungen im Verhältnis zu dem ersten Wagen 3 verfahren werden, sodass das Strahlungsbündel 7 auf der lichtempfindlichen Schicht 5 fokussiert werden kann. Der Tisch 27 mit dem Substrat 5 wird mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit mittels des ersten Motors 31 um die Drehachse 29 gedreht, und das Linsensystem 9 wird mittels des zweiten Motors 41 mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit parallel zu der X-Richtung verfahren, sodass der Abtastpunkt 11, dort wo das Strahlungsbündel 7 auf die Schicht auftrifft, einer spiralförmigen Spur über die lichtempfindliche Schicht 5 folgt, und eine Bahn von bestrahlten und nicht bestrahlten Elementen, die entlang dieser spiralförmigen Spur verlaufen, hinterlässt.

Die Einrichtung 25 kann geeigneterweise verwendet werden, um das Originalmodell herzustellen, das eine vergleichsweise hohe Informationsdichte aufweist, d.h. mittels der Einrichtung 25 kann eine vergleichsweise große Anzahl von bestrahlten Elementen pro Oberflächeneinheit der lichtempfindlichen Schicht 5 bereitgestellt werden. Die erreichbare Informationsdichte steigt an, wenn der Abtastpunkt 11 kleiner ist. Die Größe des Abtastpunktes 11 wird durch die Wellenlänge des Strahlungsbündels 7 und durch die numerische Apertur des Linsensystems 9 bestimmt, wobei die numerische Apertur von dem optischen Brechungsindex des Mediums abhängt, das zwischen dem Linsensystem 9 und der lichtempfindlichen Schicht 5 vorhanden ist. Der Abtastpunkt 11 wird kleiner, sobald der Brechungsindex des Mediums zwischen dem Linsensystem 9 und der lichtempfindlichen Schicht 5 größer ist. Flüssigkeiten weisen typischerweise einen viel größeren optischen Brechungsindex als Luft auf und deswegen bleibt der Abschnitt des Zwischenraums 53 zwischen dem Linsensystem 9 und der lichtempfindlichen Schicht 5, durch welchen der Strahl verläuft, mit einer Flüssigkeit gefüllt, gemäß diesem Beispiel Wasser. In dem vorliegenden Beispiel ist Wasser auch besonders geeignet, weil es für das verwendete DUV-Strahlungsbündel 7 transparent ist und weil es die lichtempfindliche Schicht 5 nicht angreift.

Wie in 1 gezeigt, schließt die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung des Weiteren eine Anordnung zum Entfernen von Flüssigkeit 77 ein, welche mit einer Aufnahmemündung 79 versehen ist. Die Aufnahmemündung 79 ist an einem zweiten Wagen 81 der Einrichtung 25 sicher befestigt, welcher mittels einer zweiten Verfahrkonstruktion 83 der Einrichtung 25 in eine radiale Richtung im Verhältnis zu der Drehachse 29 verfahren werden kann, gemäß dem vorliegenden Beispiel parallel zu der X-Richtung, es kann aber eine weitere radiale Verfahrrichtung bereitgestellt werden. Um das Verfahren des zweiten Wagens 81 auszuführen, umfasst die zweite Verfahreinrichtung 83 einen dritten Elektromotor 85, der mit dem zweiten Wagen 81 zum Verfahren des zweiten Wagens über eine gerade Führung 87 verbunden ist, welche an dem Rahmen 35 befestigt ist und in die Verfahrrichtungen des zweiten Wagens 81 verläuft.

Beim Betrieb wird die Aufnahmemündung 79 mittels des dritten Motors 85 verfahren. Der dritte Motor 85 wird so gesteuert, dass das sich Linsensystem 9 und die Aufnahmemündung 79 ständig in einer im Wesentlichen gleichen Entfernung R von der Drehachse 29 des Substrats 3 befinden. Auf diese Weise wird die Aufnahmemündung 79 an einer Stelle stromabwärts des Linsensystems 9 gehalten, wo bestrahlte Abschnitte der Schicht 5 hindurchgehen, sodass die Flüssigkeit, die an dieser Position des Linsensystems 9 zugeführt wird, durch die rotierende Schicht 5 zu der Aufnahmemündung 79 mitgerissen wird, wo die Aufnahmemündung 79 die Flüssigkeit anschließend von der lichtempfindlichen Schicht 5 aufnimmt. Da das Wasser infolgedessen von der lichtempfindlichen Schicht 5 stromabwärts des Linsensystems 9 entfernt wird, wird im Wesentlichen verhindert, dass bereits gebrauchtes Wasser seinen Weg zurück zu dem Zwischenraum 53 findet, wodurch es den präzise dosierten Flüssigkeitsstrom in dem Zwischenraum 53 behindern würde. Beim Betrieb befindet sich die Aufnahmemündung 79 immer in einer Entfernung R von der Drehachse 29, was der Entfernung R entspricht, in welcher sich das Linsensystem 9 von der Drehachse 29 befindet, wobei sowohl die Größe als auch die Kapazität der Aufnahmemündung 79 nur vergleichsweise klein sein müssen, um Flüssigkeit zu entfernen, die schon gebraucht worden ist.

2 und 3 zeigen das Linsensystem 9, das Substrat 3 mit der lichtempfindlichen Schicht 5 und den Zwischenraum 53 zwischen der lichtempfindlichen Schicht 5 und dem Linsensystem 9 in allen Einzelheiten. Die der Schicht 5 am nächsten liegende Linse 59 weist eine optische Oberfläche 63 auf, die dem Substrat 3 gegenüberliegt und dem Substrat 3 am nächsten liegt. Die Linsen 55, 59 sind in einem Gehäuse 61 aufgehängt, welches eine flache Wand 65 einschließt, die der Schicht 5 gegenüberliegt, und welche im Wesentlichen in einer imaginären Ebene senkrecht zu der optischen Achse der Linse 59 verläuft, die der Schicht 5 am nächsten liegt. In der Oberfläche des Linsensystems, das der Schicht 5 am nächsten liegt, ist eine Vertiefung 92 bereitgestellt, die dem Punkt 11 gegenüberliegt, auf welchen die Strahlung 7 gerichtet wird. Die Oberfläche 63 der am nächsten der Schicht 5 liegenden Linse 59 bildet eine innere Oberfläche der Vertiefung 92. Diese Oberfläche 63 begrenzt außerdem den Abschnitt des Zwischenraums 53, durch welchen die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die Oberfläche 63 der Linse 59, die der Schicht 5 am nächsten liegt, konkav, sodass der tiefste Punkt der Vertiefung 92 in der Mitte liegt, allerdings kann diese Oberfläche genauso gut flach oder konvex sein.

Beim Betrieb bleibt der Abschnitt des Zwischenraums 53, durch welchen hindurch die Strahlung 7 den Punkt 11 auf der Schicht 5 bestrahlt, mit Flüssigkeit 91 gefüllt. In der Vertiefung 92 ist die Flüssigkeit 91, zumindest zu einem gewissem Ausmaß, dagegen geschützt, dass sie von dem Zwischenraum 53 weggerissen wird. Da die Flüssigkeit 91 weniger wahrscheinlich aus dem Abschnitt des Zwischenraums 53 weggerissen wird, durch welchen die Strahlung auf den Punkt 11 hindurchgeht, wird dem Auftreten der damit verbundenen optischen Verzerrung entgegengewirkt, die dadurch verursacht wird, dass der Abschnitt des Zwischenraums 53, durch welchen die Strahlung hindurch geht, nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Darüber hinaus ermöglicht dies, dass die kleinste Größe des Zwischenraums 53, die parallel zu der optischen Achse der Linsen 55, 59 gemessen wird, relativ groß sein kann. Dies wiederum reduziert das Risiko, die der Schicht 5 am nächsten liegende Linse 59 zu beschädigen, und die zulässigen Toleranzen bei der Neigung der Linse können größer sein, ohne das Risiko zu erhöhen, dass die Linse 59 die Schicht 5 berühren wird.

Die Vertiefung 92 kann beispielsweise so positioniert und so bemessen sein, dass nur ein Teil der Strahlung durch die Vertiefung hindurchgeht. Um allerdings einen besonders wirkungsvollen Flüssigkeitsschutz 91 über das gesamte Strahlungsbündel bereitzustellen, wird bevorzugt, dass die Vertiefung 92 einen der Schicht 5 am nächsten liegenden Randabschnitt 93 aufweist, welcher um die Strahlung 7 herum verläuft, die den Punkt 11 bestrahlt. Dementsprechend verläuft der Abschnitt des Zwischenraums 53 in der Vertiefung 92, in welchem die Flüssigkeit 91 davor geschützt wird, mitgerissen zu werden, über den gesamten Querschnitt des Strahlungsbündels.

Die optimale Arbeitsentfernung zwischen der Schicht 5 und der Wand 65, d.h. der der Schicht 5 am nächsten liegende Abschnitt der Linsenanordnung, wird durch zwei Faktoren bestimmt. Einerseits sollte die Entfernung groß genug sein, um eine ausreichende Toleranz in der Entfernung zwischen dem Substrat 3 und der Anordnung der Linsen 55, 59 und dem Gehäuse 61 beizubehalten. Andererseits sollte diese Entfernung nicht zu groß sein, weil dies einen zu großen Flüssigkeitsstrom erfordern würde, um den immergierten Zustand des Abschnitts des Zwischenraums 53 aufrechtzuerhalten, durch welchen die Strahlung auf den Punkt 11 hindurchgeht. Ein zurzeit bevorzugter Bereich für die kleinste Abmessung des Zwischenraums 53 ist 3 – 1500 &mgr;m und noch bevorzugter ist 3 – 500 &mgr;m, wenn die Flüssigkeit aus Wasser besteht. Größere Werte für die kleinste Abmessung des Zwischenraums können insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Flüssigkeit eine größere Viskosität als Wasser aufweist. Außerdem beeinflusst die gesamte Breite der Ausflussöffnung das obere Ende des bevorzugten Bereichs für die kleinste Abmessung des Zwischenraums, wobei die kleinste Abmessung des Zwischenraums vorzugsweise kleiner als (100 + 1/20·B) &mgr;m ist, wobei B die gesamte Breite der Ausflussöffnung ist, wenn sie in einer Ebene parallel zu der Schicht 5 gemessen wird.

Die kleinste Abmessung des Zwischenraums kann größer sein als ungefähr 10 &mgr;m, beispielsweise größer als 15 &mgr;m, 30 &mgr;m oder sogar 100 &mgr;m, um die Unempfindlichkeit gegenüber Toleranzen zu vergrößern.

Um den Einschluss von Luftblasen in der Flüssigkeit zu vermeiden und um den gefüllten Zustand des Abschnitts des Zwischenraums 53 zuverlässig beizubehalten, durch welchen die Strahlung 7 auf den Punkt 11 hindurchgeht, ist der Ausfluss von Flüssigkeit vorzugsweise dergestalt, dass ein Flüssigkeitsvolumen zwischen der Wand 65 und der Schicht 5 beibehalten wird, wobei ein Abschnitt des Zwischenraums 53 stromaufwärts (in eine Richtung, die der Richtung der relativen Bewegung der Schicht 5 im Bereich des Punktes 11 entgegengesetzt ist) des Abschnitts des Zwischenraums 53 eingeschlossen ist, durch welchen hindurch die Strahlung den Punkt 11 bestrahlt. Infolgedessen wird eine Sicherheitsspanne von Flüssigkeit stromaufwärts gebildet, welche dafür sorgt, dass Abweichungen in der Entfernung, über welche Flüssigkeit in eine Richtung stromaufwärts gedrängt wird, nicht verursacht, dass der gefüllte Zustand des Abschnitts des Zwischenraums 53 unterbrochen wird, durch welchen die Strahlung 7 auf den Punkt 11 hindurchgeht.

Die am weitesten stromabwärts liegende Ausflussöffnung 90 in dem Linsensystem 9, durch welche die Flüssigkeit 91 hindurchgeführt wird, weist einen gesamten in einer Ebene parallel zu der Schicht 5 projizierten Querschnittsdurchgangsbereich auf, dessen Mitte, in eine Richtung parallel zu der optischen Achse des Linsensystems 109 gesehen, sich innerhalb des Abschnitts des Zwischenraums 53 befindet, durch welchen hindurch die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt. Dementsprechend ist der durchschnittliche Weg, entlang dem die Flüssigkeit ausströmt, zumindest zu einem großen Ausmaß, im Verhältnis zu dem Abschnitt des Zwischenraums 53 zentriert, durch welchen die Strahlung auf den Punkt 11 hindurchgeht. Dementsprechend kann die Bewegungsrichtung der Schicht 5 und Linsenanordnung 9 im Verhältnis zueinander in dem Bereich des Punktes 11 wesentlich verändert werden, ohne die vollständige Immersion des Abschnitts des Zwischenraums 53 zu unterbrechen, durch welchen hindurch der Punkt 11 bestrahlt wird. Sogar dann, wenn die Bewegungsrichtung der Schicht 5 wesentlich verändert wird, wird die Flüssigkeitsspur 95 immer noch den gesamten Abschnitt des Zwischenraums 53 bedecken, durch welchen hindurch der Punkt bestrahlt wird. Nichtsdestoweniger sind Bereiche der Ausflussöffnung 90 um den Strahl 7 herum in der Nähe des Strahls positioniert, sodass überflüssiges Benetzen der Schicht 5 begrenzt wird.

Gemäß dem vorliegenden Beispiel, ist der Abschnitt des Zwischenraums 53, durch welchen hindurch die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt, außerdem im Verhältnis zu der Ausflussöffnung 90 in solch einem Ausmaß zentral angeordnet, dass die Spur 95 der Flüssigkeit 91, welche die Ausflussöffnung 90 in den Zwischenraum 53 liefert, den Abschnitt des Zwischenraums 53, durch welchen hindurch die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt, vollständig immergiert, und zwar an der Stelle des Punktes 11, nicht nur während die Schicht 5 und mindestens ein Linsensystem 9 sich im Verhältnis zueinander in die Richtung bewegen, die durch den Pfeil 52 (welcher die Bewegungsrichtung der Schicht 5 im Verhältnis zu dem Linsensystem 9 anzeigt) angegeben ist, sondern auch während sich die Schicht 5 und das Linsensystem 9 an der Stelle des Punktes 11 im Verhältnis zueinander in eine entgegengesetzte Richtung bewegen.

Je mehr die Bewegungsrichtung der Schicht 5 und des Linsensystems 9 parallel zu der Schicht 5 in dem Bereich des Punktes 11 verändert werden kann, ohne die Immersion des Abschnitts 194 des Bereichs 153 zu unterbrechen, durch welchen die Strahlung hindurchgeht, desto geeigneter ist die Einrichtung für Anwendungen, bei denen sich der Punkt 11 über die Oberfläche der Schicht in weitgehend unterschiedliche Richtungen bewegen muss, wie beispielsweise bei Bildgebungsprozessen, bei denen der Punkt aus einem zweidimensionalen Bild besteht, das auf die Schicht 5 projiziert wird. Bei solchen Anwendungen besteht der Vorteil eines vergleichsweise großen Brechungsindexes zwischen dem Linsensystem und dem Medium zwischen dem Linsensystem und der bestrahlten Oberfläche darin, dass das Bild mit einer höheren Auflösung projiziert werden kann, was wiederum eine weitere Miniaturisierung und/oder eine verbesserte Zuverlässigkeit ermöglicht.

Ein Beispiel für solche Anwendungen ist die optische Projektionslithografie zum Bearbeiten von Halbleiterscheiben für die Herstellung von Halbleiterkomponenten. Ein Gerät und ein Verfahren für diesen Zweck sind schematisch in 6 gezeigt. Waferstepper und Waferscanner sind im Handel erhältlich. Demzufolge werden solche Verfahren und Geräte nicht sehr ausführlich, sondern hauptsächlich beschrieben, um ein Verständnis für Flüssigkeitsimmersion wie in der vorliegenden Anwendung vorgeschlagen, im Zusammenhang mit solchen optischen Bildgebungsanwendungen bereitzustellen.

Das Gerät für Projektionslithografie gemäß 6 schließt einen Halbleiterscheibenträger 12 und einen Projektor 13 ein, der eine Linsenanordnung 14 über dem Halbleiterscheibenträger 12 aufweist. In 6 trägt der Halbleiterscheibenträger 12 eine Halbleiterscheibe 15, auf welcher eine Vielzahl von Bereichen 16 zur Bestrahlung durch einen Strahl vorgesehen sind, der ein Bild oder ein Teilbild einer Maske oder einer Urmaske 11 in einem Scanner 18 projiziert, der mit dem Projektor 13 wirkverbunden ist. Der Trägertisch ist in eine X- und Y-Richtung entlang von Spindeln 19, 20 beweglich, die durch Spindelantriebe 21, 22 angetrieben werden. Die Spindelantriebe 21, 22 und der Scanner 18 sind mit einer Steuereinheit 23 verbunden.

Gewöhnlich wird eines der beiden Betriebsprinzipien bei optischer Lithografie angewendet. Bei der so genannten Waferstepper-Betriebsart (Halbleiterscheiben-Schritt-für-Schritt-Betriebsart) projiziert der Projektor ein vollständiges Bild der Urmaske auf einen der Bereiche 16 auf der Halbleiterscheibe 15. Sobald die erforderliche Belichtungszeit erreicht ist, wird der Lichtstrahl ausgeschaltet oder verdunkelt und die Halbleiterscheibe 15 wird durch die Spindelantriebe 21, 22 bewegt, bis sich ein nächster Bereich 16 der Halbleiterscheibe in der erforderlichen Stellung vor der Linsenanordnung 14 befindet. In Abhängigkeit von den relativen Stellungen des belichteten Bereiches und des nächsten zu belichtenden Bereiches, kann dies eine relativ schnelle Bewegung der Linsenanordnung 14 über die Oberfläche der Halbleiterscheibe in weitgehend unterschiedliche Richtungen beinhalten. Die Größe des bestrahlten Punkts auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe, auf welchen das Bild der Urmaske projiziert wird, beträgt typischerweise ungefähr 20 × 20 mm aber breitere und schmalere Punkte sind vorstellbar.

Wenn es insbesondere gewünscht wird, größere Halbleitereinheiten herzustellen, ist es vorteilhaft, das Bild mit einer anderen Betriebsart zu projizieren, die üblicherweise als die Waferscanner-Betriebsart (Halbleiterscheiben-Projektionsbelichtung) bezeichnet wird. Bei dieser Betriebsart wird nur ein spaltförmiger Abschnitt der Urmaske als ein spaltförmiger Punkt projiziert, der eine Länge aufweist, die um ein mehrfaches (beispielsweise vierfach oder noch mehr) bereiter ist als seine Breite in einem Bereich 16 auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe 15. Eine typische Größe für den Punkt beträgt beispielsweise 30 × 5 mm. Anschließend wird die zu abzutastende Urmaske 17 entlang des Abtastfensters bewegt, während der Halbleiterscheibenträger 12 synchron im Verhältnis zu der Linsenanordnung 14 mittels der Steuerung der Steuereinheit 23 mit einer angepassten Geschwindigkeit dergestalt bewegt wird, dass nur der Projektionspunkt, aber nicht die abgetasteten Teilbildabschnitte der Urmaske 17, die auf die Halbleiterscheibe projiziert werden, sich im Verhältnis zu der Halbleiterscheibe 15 bewegen. Auf diese Weise wird das Bild der Urmaske 17 auf einen Bereich 16 der Halbleiterscheibe übertragen, indem aufeinander folgende Abschnitte „abgewickelt" werden, sowie der Punkt über die Halbleiterscheibe voranschreitet. Die Bewegung der Halbleiterscheibe 15 im Verhältnis zu der Linsenanordnung 14, während ein laufender Fensterabschnitt der Urmaske auf die Halbleiterscheibe 15 projiziert wird, wird üblicherweise relativ langsam und üblicherweise jedes Mal in dieselbe Richtung ausgeführt. Nachdem das vollständige Bild einer Urmaske 17 auf die Halbleiterscheibe 15 projiziert worden ist, wird die Halbleiterscheibe 15 im Allgemeinen schneller im Verhältnis zu der Linsenanordnung 14 bewegt, um den nächsten Bereich der Halbleiterscheibe 15, auf den das nächste Bild der oder einer Urmaske 17 projiziert werden soll, vor die Linsenanordnung 14 zu bringen. Diese Bewegung wird in weitgehend unterschiedliche Richtungen abhängig von den relativen Positionen des belichteten Bereichs 16 auf der Halbleiterscheibe 15 und des nächsten zu belichtenden Bereichs 16 der Halbleiterscheibe 15 ausgeführt. Um in der Lage zu sein, die Bestrahlung der Oberfläche der Halbleiterscheibe 15 wieder zu beginnen, nach dem Verfahren der Halbleiterscheibe 15 im Verhältnis zu der Linse 14 (d.h. auch die Linse oder die Linse und die Halbleiterscheibe können sich bewegt haben), ist es vorteilhaft, wenn das Flüssigkeitsvolumen in dem Zwischenraum zwischen der Linse 14 und der Oberfläche der Halbleiterscheibe 15, durch welchen die Strahlung hindurchgeht, sofort wieder mit Flüssigkeit gefüllt wird, nachdem die Bewegung abgeschlossen ist, sodass der Raum zuverlässig immergiert ist, bevor wieder mit der Bestrahlung angefangen wird.

Außerdem kann bei optischer Lithografie Wasser verwendet werden, wenn beispielsweise die Strahlung aus Licht besteht, das eine Wellenlänge von 193 nm aufweist. Allerdings können unter einigen Umständen andere Flüssigkeiten geeigneter sein.

Zurück zu 2 und 3; da die Vertiefung 92 durch einen konkaven Abschnitt der Oberfläche 63 der Linse 59, die dem Punkt 11 auf der Schicht 5 am nächsten liegt, begrenzt ist, auf welchen das Strahlungsbündel 7 gerichtet ist, werden die Vorteile einer Vertiefung 92 mit dem Vorteil eines relativ einheitlichen Strömungsmusters über den Abschnitt 94 des Zwischenraums 53 hinweg kombiniert, durch welchen die Strahlung 7 auf den Punkt 11 hindurchgeht. Insbesondere wird ein einheitliches Muster von Strömungsgeschwindigkeitsgradienten in dem Zwischenraum 53 erzielt. Andererseits ist das relativ einheitliche Strömungsmuster vorteilhaft, um das Einleiten von Schwingungen zu vermeiden und um eine kontinuierliche einheitliche Zufuhr von frischer Flüssigkeit und dadurch eine einheitliche gleich bleibende Flüssigkeitstemperatur zu erzielen. Diese Effekte sind beide vorteilhaft, um eine optische Störung des Strahlungsbündels 7 zu vermeiden.

In 3 zeigt der gepunktete Kreis, der mit Bezugszeichen 94 gekennzeichnet ist, den Umfang des Abschnitts des Zwischenraums 53 zwischen der Linse 59 und der Schicht 5, durch welchen das Strahlungsbündel 7 hindurchgeht.

Um dem Zwischenraum 53 zwischen der Linse 59 und der Schicht 5 Flüssigkeit 91 zuzuführen, verläuft eine Flüssigkeitszufuhrleitung 67 durch das Gehäuse 61 und führt zu einer Ausflussöffnung 90. Gemäß dem vorliegenden Beispiel weist die Ausflussöffnung 90 die Gestalt einer Kanalstruktur in einer Oberfläche 54 auf, wobei die Kanalstruktur 90 in Richtung der Schicht 5 offen ist, um zugeführte Flüssigkeit 91 in länglicher Richtung entlang des Kanals 90 zu verteilen und um die verteilte Flüssigkeit in Richtung der Schicht 5 abzugeben. Beim Betrieb wird die Flüssigkeit 91 durch die Kanalstruktur 90 in länglicher Richtung entlang dieser Kanalstruktur verteilt und die Flüssigkeit 91 wird von der Kanalstruktur 90 in Richtung der Schicht 5 abgegeben. Dies führt zu einer relativ breiten Flüssigkeitsspur 95 und zu vollständiger Immersion des Abschnitts 94 des Zwischenraums 53, durch welchen das Strahlungsbündel 7 hindurchgeht, selbst wenn die Bewegungsrichtung des Linsensystems 9 und der Schicht 5 im Verhältnis zueinander parallel zu der Ebene der Schicht 5 wesentlich verändert wird.

Der Kanal 90 kann unterschiedliche Formen aufweisen. Bei der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ist der Kanal dergestalt ausgebildet, dass sich die Ausflussöffnung 90 außerhalb des Strahlungsbündels 7 befindet und um den Abschnitt 94 des Zwischenraums 53 herum verläuft, durch welchen hindurch die Strahlung 7 den Punkt 11 bestrahlt. Das Kreuz 96 kennzeichnet den Mittelpunkt, in eine Richtung parallel zu der optischen Achse des Linsensystems 9 gesehen, des gesamten Querschnittsdurchgangsbereichs der Ausflussöffnung 90.

Die Flüssigkeit 91 wird vorzugsweise mit einer Druckdifferenz bei der Flüssigkeit zwischen der Kanalstruktur 90 und der Umgebung zugeführt, die ausreichend ist, um den Abschnitt des Zwischenraums 53, durch den die Strahlung hindurchgeht, zuverlässig immergiert zu halten. Infolgedessen wird die Wassermenge, die der Oberfläche zugeführt wird, auf einem Minimum gehalten.

Wenn des Weiteren die Flüssigkeit 91 über eine kanalförmige Ausflussöffnung 90 abgegeben wird, kann die kleinste Abmessung des Zwischenraums 153 (in diesem Beispiel die Entfernung zwischen der Schicht 5 und der Oberfläche 154 des Wandabschnitts 65) größer sein, ohne ein unnötiges Unterbrechungsrisiko bei der Immersion des Abschnitts 94 des Zwischenraums, durch welchen die Strahlung hindurchgeht, zu verursachen. Wenn infolgedessen die Flüssigkeit von einer kanalförmigen Ausflussöffnung 90 abgegeben wird, sind die Verfahrkonstruktion 27, 31 und das Linsensystem 9 vorzugsweise dergestalt positioniert und bemessen, dass die kleinste Abmessung des Zwischenraums 53 in einem Bereich zwischen 3 und 500 &mgr;m gehalten wird.

Die Strömungsgeschwindigkeit, bei welcher die Flüssigkeit 91 zugeführt wird, ist vorzugsweise dergestalt, dass zuverlässig sichergestellt werden kann, dass eine laminare Strömung mit einem im Wesentlichen linearen Geschwindigkeitsprofil und vorzugsweise eine homogene Couette-Strömung in dem Zwischenraum 53 vorhanden ist. Eine solche Strömung übt eine im Wesentlichen konstante Kraft auf die Wand 65 aus, in welcher der Kanal 90 bereitgestellt ist, und auf die Seite 63 der Linse 59, die der Schicht 5 am nächsten liegt. Demzufolge übt den Flüssigkeit, die in dem Zwischenraum 53 vorhanden ist, im Wesentlichen keine wechselnden Flüssigkeitskräfte auf das Linsensystem 9 aus. Solche wechselnden Flüssigkeitskräfte würden zu unerwünschten Schwingungen des Linsensystems 9 führen und infolgedessen zu Fokussierungsfehlern und Positionierungsfehlern des Strahlungsbündels 7 auf der lichtempfindlichen Schicht 5. Die Strömung ist vorzugsweise frei von Lufteinschlüssen, so dass das Strahlungsbündel 7 nicht gestört wird.

In 4 und 5 ist ein zweites Beispiel eines Linsensystems 109 für Einrichtungen gezeigt, wie die Einrichtungen, die in 1 und 6 gezeigt sind. Gemäß diesem Beispiel ist die Ausflussöffnung 190 stromabwärts des Flüssigkeitszufuhrkanals 167 auch mit einer kanalförmigen Struktur bereitgestellt, die in Richtung der Schicht 5 offen ist (d.h. in die Richtung, in welche der Strahl 107 gerichtet ist), sie hat allerdings eine unterschiedliche rechteckige Gestalt, wenn sie in axialer Richtung des Linsensystems 109 gesehen wird. Eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt ist besonders vorteilhaft für eine zuverlässige Immersion eines rechteckigen Bereichs 194 des Zwischenraums, der von dem Strahlungsbündel geschnitten wird, während ein einheitliches Flüssigkeitsströmungsmuster über dem geschnittenen Abschnitt 194 des Zwischenraums 153 aufrecht gehalten wird, insbesondere wenn die Bewegung des Linsensystems 109 und der Schicht 5 im Verhältnis zueinander in eine senkrechte Richtung zu einer der Seiten der rechteckigen Kanalstruktur 190 verläuft. Solche Umstände kommen typischerweise bei optischer Projektionslithografie vor.

Die Vertiefung 192 ist durch einen Durchgang 195 in einer Wand 165 senkrecht zu der Achse des Linsensystems 9 und einer Oberfläche der dem Punkt 11 am nächsten liegenden Linse 159 begrenzt, und die Oberfläche der Linse 159, die dem Punkt 11 am nächsten liegt, begrenzt auch den Abschnitt 194 des Zwischenraums 153, durch welchen die Strahlung 107 auf den Punkt 11 hindurchgeht. Demzufolge ist die Linse 159 wirkungsvoll vor Beschädigung aufgrund von unabsichtlichem Kontakt zwischen dem Linsensystem 109 und der Schicht 5 auf dem Substrat 3 geschützt.


Anspruch[de]
Verfahren zum Bestrahlen einer Schicht (5) einschließend:

Richten und Fokussieren eines Strahlungsbündels (7) auf einen Punkt (11) auf der Schicht mittels mindestens eines optischen Elements (59);

Verursachen von relativer Bewegung der Schicht im Verhältnis zu dem mindestens einen optischen Element (59), so dass aufeinander folgend unterschiedliche Abschnitte der Schicht bestrahlt werden und ein Zwischenraum (53) zwischen einer Oberfläche (63) des mindestens einen optischen Elements (59), das der Schicht am nächsten liegt, beibehalten wird; und

Halten von mindestens einem Abschnitt des Zwischenraums (53), durch welchen die Strahlung den Punkt (11) auf der Schicht (5) bestrahlt, gefüllt mit einer Flüssigkeit (91), wobei die Flüssigkeit über eine Zufuhrleitung (67, 167) zugeführt wird und über eine Ausflussöffnung (90, 190) ausfließt;

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausflussöffnung (90, 190), über welche die Flüssigkeit ausfließt, in Gestalt von mindestens einem Kanal (90, 190) bereitgestellt ist, der in Richtung der Schicht offen ist, wobei der Kanal zugeführte Flüssigkeit (91) in länglicher Richtung entlang des Kanals verteilt und die verteilte Flüssigkeit in Richtung der Schicht abgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kanal (90, 190) oder die Kanäle dergestalt angeordnet sind, wenn sie in eine Richtung senkrecht zu der Schicht gesehen werden, dass die Kanäle einen gesamten Querschnittsbereich definieren, dessen Mitte in dem Abschnitt des Zwischenraums (53) liegt, durch welchen hindurch die Strahlung den Punkt (11) bestrahlt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine kleinste Abmessung des Zwischenraums bei 3 – 1500 &mgr;m gehalten wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil der Flüssigkeit eine Vertiefung (92, 192) füllt, durch welche hindurch die Strahlung den Punkt bestrahlt. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Vertiefung (92, 192) einen der Schicht am nächsten liegenden Randabschnitt aufweist, der um die Strahlung herum verläuft, die den Punkt bestrahlt. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Vertiefung (92, 192) einen konkaven Abschnitt der Oberfläche des mindestens einen der Schicht am nächsten liegenden optischen Elements (59) umfasst. Einrichtung zum Richten von Strahlung auf eine Schicht (5) einschließend:

mindestens ein optisches Element (59) zum Fokussieren eines Bündels (7) von Strahlung, das von einer Strahlungsquelle (33) ausgeht, auf einen Punkt (11) auf der Schicht;

eine Verfahrkonstruktion zum Verursachen von relativer Bewegung der Schicht im Verhältnis zu dem mindestens einen optischen Element, sodass aufeinander folgend verschiedene Abschnitte der Schicht bestrahlt werden und ein Zwischenraum (53) zwischen der Schicht (5) und einer Oberfläche (63) des mindestens einen optischen Elements, das der Schicht am nächsten liegt, beibehalten wird; und

eine Ausflussöffnung (90) zum Zuführen von Flüssigkeit (91) zu mindestens einem Abschnitt des Zwischenraums, durch welchen hindurch beim Betrieb die Strahlung den Punkt auf der Schicht bestrahlt, wobei die Ausflussöffnung einen gesamten projizierten Querschnittsdurchgangsbereich in einer Ebene senkrecht zu einer Achse des Strahlungsbündels aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausflussöffnung durch mindestens einen Kanal (90, 190) ausgebildet ist, der in Richtung der Schicht offen ist, um zugeführte Flüssigkeit (91) in länglicher Richtung entlang des Kanals zu verteilen und die verteilte Flüssigkeit in Richtung der Schicht abzugeben.
Einrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ausflussöffnung oder eine Vielzahl von Ausflussöffnungen dergestalt angeordnet sind, wenn sie in eine Richtung parallel zu der Achse des Strahlungsbündels gesehen werden, dass der gesamte Querschnittsbereich eine Mitte in dem Abschnitt des Zwischenraums aufweist, durch welchen hindurch die Strahlung den Punkt bestrahlt. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Verfahrkonstruktion und die Öffnung angeordnet und bemessen sind, um eine kleinste Abmessung des Zwischenraums auf 3 – 1500 &mgr;m zu halten. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei eine Vertiefung (92, 192) in einer Oberfläche bereitgestellt ist, die dem Punkt gegenüberliegt, wobei eine innere Oberfläche der Vertiefung mindestens den Abschnitt des Zwischenraumes begrenzt, durch welchen hindurch die Strahlung den Punkt bestrahlt. Einrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vertiefung (92, 192) einen der Schicht am nächsten liegenden Randabschnitt aufweist, der um den Abschnitt des Zwischenraums herum verläuft, durch welchen hindurch die Strahlung den Punkt beim Betrieb bestrahlt. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Vertiefung (92, 192) einen konkaven Abschnitt der Oberfläche des mindestens einen dem Punkt am nächsten liegenden optischen Elements umfasst.






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