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Die Erfindung betrifft einen Kollektor zur Erfassung von Strahlung einer EUV-(extremes Ultraviolett-)Strahlungsquelle. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen Kollektor, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturiertem Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement.
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Kollektoren der eingangs genannten Art sind bekannt aus der
WO 2007/051638 A1 , der
WO 2009/095219 A1 und der
DE 10 2007 041 004 A1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kollektor derart weiterzubilden, dass die Qualität der zur Beleuchtung eines Objektfeldes vom Kollektor weitergeleiteten Strahlung verbessert ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Kollektor gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Lichtverteilung in der Objektfeldebene stark von der genauen Intensitätsverteilung am Eingang des Beleuchtungssystems abhängt. Hierbei haben Oberflächenfehler sowie insbesondere Oberflächendeformationen des Kollektors einen erheblichen Einfluss auf die Lichtverteilung in der Objektfeldebene. Ein Hauptgrund für Oberflächendeformationen eines Kollektorspiegels beim Betrieb eines Beleuchtungssystems sind thermale Verformungen. Um die große Thermallast effektiv abzutransportieren sind Kühlkonzepte für den Kollektor vorgesehen. Erfindungsgemäß wurde weiterhin erkannt, dass die Lichtverteilung in der Objektfeldebene unterschiedlich sensitiv von der genauen Struktur und insbesondere der Ausrichtung der Oberflächendeformationen des Kollektorspiegels abhängt. Insbesondere kann die Lichtverteilung am Retikel durch eine Abstimmung des Kühlkonzeptes des Kollektors auf die genaue Auslegung des Beleuchtungssystems verbessert werden. Eine Verbesserung wird insbesondere dadurch erreicht, dass beim erfindungsgemäßen Kühlkonzept eine Kühleinrichtung mit mindestens einem Kühlelement vorgesehen ist, welches derart ausgerichtet ist, dass die Projektion einer Hauptrichtung seines Verlaufs in eine Ebene senkrecht zu einer zentralen Achse des Kollektors einen Winkel b von höchstens 20° mit einer vorgegebenen Vorzugsrichtung einschließt. Bei dem Kollektorspiegel kann es sich um einen Ellipsoid-Spiegel oder um einen Spiegel vom Wolter-Typ I oder II handelt. Auch eine Kombination derartiger Spiegel ist möglich. Der Kollektorspiegel kann Teil einer Anordnung aus einer Mehrzahl ineinander angeordneten Spiegelschalen sein. Die Kühleinrichtung kann genau ein Kühlelement aufweisen. In diesem Fall beträgt der Winkel b zwischen der Projektion des Verlaufs genau dieses einen Kühlelements in eine Ebene senkrecht zur zentralen Symmetrie-Achse des Kollektorspiegels und der vorgegebenen Vorzugsrichtung höchstens 20°. Wenn die Kühleinrichtung mehrere Kühlelemente aufweist, schließt zumindest ein Anteil dieser Kühlelemente, der größer ist als 50%, mit seiner Verlaufsprojektion in eine Ebene senkrecht zur zentralen Symmetrie-Achse des Kollektorspiegels einen Winkel b von höchstens 20° mit einer vorgegebenen Vorzugsrichtung ein. Insbesondere haben alle Kühlelemente der Kühleinrichtung einen Verlauf bezüglich des Kollektorspiegels, dass die Projektion des Verlaufs in eine Ebene senkrecht zur zentralen Achse eine Hauptrichtung aufweist, welche einen Winkel b von höchstens 20° mit einer vorgegebenen Vorzugsrichtung einschließt. Im Falle von geradlinig ausgebildeten Feldfacetten können die Kühlelemente derart bezüglich des Kollektorspiegels angeordnet sein, dass die Projektion ihres Verlaufs in die Ebene senkrecht zur zentralen Achse geradlinig ist. Im Fall von gekrümmten, insbesondere ringbogensegmentförmigen Feldfacetten kann die Projektion des Verlaufs des mindestens einen Kühlelements vorzugsweise eine entsprechende Krümmung aufweisen. Hierbei sei eine Hauptrichtung der Projektion des Verlaufs durch die Sehne des entsprechenden Ringbogensegments definiert.
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Gemäß Anspruch 2 beträgt der Winkel b zwischen der Projektion der Hauptrichtung in die Ebene senkrecht zur zentralen Achse und der vorgegebenen Vorzugsrichtung vorzugsweise höchstens 7°. Hierbei kann die Vorzugsrichtung die Scan-Richtung eines im Objektfeld angeordneten Objektes sein, welches mit Hilfe der Strahlung der EUV-Strahlungsquelle mit hoher Qualität abgebildet werden soll.
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Gemäß Anspruch 3 ist die Projektion des Verlaufs vorzugsweise parallel zur vorgegebenen Vorzugsrichtung. Da ein vorgegebener Verlauf eines Kühlelements zu einem bestimmten Verlauf einer Intensitätsmodulation in der Objektfeldebene führt, wird eine Intensitätsmodulation entlang einer Scan-Richtung bei einer scannenden Belichtung des Objektfeldes wegintegriert, während Störungen des Beleuchtungsfeldes in Cross-Scan-Richtung, also quer oder senkrecht zur Scan-Richtung, zu einer lokalen Variation der Belichtungsdosis führen, welche auch bei scannender Belichtung nicht gemittelt werden.
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Gemäß Anspruch 4 weist die Kühleinrichtung vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mehrere, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, vorzugsweise mindestens sieben räumlich separate Kühlelemente auf. Dies ermöglicht eine gezieltere und homogenere Kühlung des Kollektorspiegels.
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Durch eine Anordnung der Kühlelemente gemäß Anspruch 5 derart, dass die Projektion ihres Verlaufs in die Ebene senkrecht zur zentralen Achse zumindest annähernd, insbesondere mindestens abschnittsweise parallel zueinander ist, wird die Homogenität der Lichtverteilung im Objektfeld weiter verbessert.
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Gemäß Anspruch 6 sind die separaten Kühlelemente vorzugsweise unabhängig voneinander steuerbar. Hierdurch lässt sich die Kühlung des Kollektorspiegels noch flexibler, insbesondere dynamisch, an die beim Betrieb des Beleuchtungssystems auftretenden Bedingungen anpassen.
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Die Ausbildung der Kühlelemente als Kühlkanäle gemäß Anspruch 7 ist eine konstruktiv einfache Möglichkeit, welche zu einer effizienten Kühlung des Kollektorspiegels führt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Beleuchtungssystem mit einem erfindungsgemäßen Kollektor auszubilden.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 8 gelöst.
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Die Vorteile eines derartigen Beleuchtungssystems entsprechen denjenigen, die vorstehend für den Kollektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 diskutiert wurden.
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Bei einem Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsoptik, welche mindestens einen Facettenspiegel mit einer Mehrzahl von länglichen Facetten aufweist, ist die Vorzugsrichtung für die Ausrichtung des mindestens einen Kühlelements durch die Längsausrichtung der Facetten vorgegeben. Da die Facetten zur Beleuchtung des Objektfeldes in dieses projiziert werden, kann bei einer scannenden Belichtung in Richtung senkrecht zur Längsausrichtung der projizierten Facetten durch diese Ausrichtung der Kühlelemente die Lichtverteilung im Objektfeld weiter verbessert werden.
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Für Anwendungen des Beleuchtungssystems für die EUV-Projektions-Mikrolithographie weist dieses vorzugsweise mindestens eine EUV-Strahlungsquelle auf.
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Weitere Aufgaben der Erfindung sind, eine Projektionsbelichtungsanlage mit dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Verwendung der Projektionsbelichtungsanlage sowie ein durch das Verfahren hergestelltes Bauelement anzugeben.
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Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 12 sowie durch ein Bauelement nach Anspruch 13. Die Projektionsbelichtungsanlage ist vorzugsweise als Scanner ausgeführt. Die Projektionsbelichtungsanlage hat dann sowohl für das abzubildende Objekt als auch für ein Substrat, auf welches abgebildet wird, z. B. einen Wafer, einen in der Scan-Richtung während der Projektionsbelichtung verlagerbaren Halter.
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Die Vorteile dieser Gegenstände entsprechen denjenigen, die bereits vorstehend diskutiert wurden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dies zeigen:
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1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektions-Lithographie;
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2 eine schematische Aufsicht auf einen Kollektorspiegel in Richtung seiner zentralen Achse;
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3 schematisch einen Meridionalschnitt entlang der Linie III-III des Kollektorspiegels gemäß 2;
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4 eine schematische Seitenansicht des Kollektorspiegels gemäß 2, gesehen in einer Blickrichtung, die senkrecht zur Blickrichtung nach 3 ist;
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5 einen Feldfacettenspiegel einer Beleuchtungsoptik gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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6 und 7 Ansichten entsprechend den 2 und 3 eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kollektorspiegels;
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8 einen Feldfacettenspiegel der Beleuchtungsoptik gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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9 und 10 entsprechende Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels des Kollektorspiegels;
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11 exemplarische Darstellung der Auswirkungen des erfindungsgemäßen Kollektors auf eine Uniformität einer Beleuchtungs-Intensitätsverteilung am Retikel als Funktion einer Ortswellenlänge.
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1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist.
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Bei der Strahlungsquelle
3 handelt es sich um einen EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge-Produced Plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser-Produced Plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle
3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der
US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung
14, die von der Strahlungsquelle
3 ausgeht, wird von einem Kollektor
15 gebündelt. Nach dem Kollektor
15 propagiert die EUV-Strahlung
14 durch eine Zwischenfokusebene
16 bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel
17 trifft. Der Feldfacettenspiegel
17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik
4 angeordnet, die zur Objektebene
6 optisch konjugiert ist.
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Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
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Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 18 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 20, 21 und 22 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel”). Der Pupillenfacettenspiegel 18 und die Übertragungsoptik 19 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 19 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 18 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
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Zur einfacheren Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft nach rechts. Die z-Achse verläuft nach unten. Die Objektebene 6 und die Bildebene 11 verlaufen beide parallel zur xy-Ebene.
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Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 parallel zur y-Richtung verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 parallel zur y-Richtung verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird nachfolgend auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel des Kollektors 15 näher beschrieben.
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Der in der 1 nur schematisch dargestellte Kollektor 15 umfasst mindestens einen Kollektorspiegel 23 zur Reflexion der EUV-Strahlung 14 der EUV-Strahlungsquelle 3.
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Entgegen der nur schematischen Darstellung in 1 kann der mindestens eine Kollektorspiegel 23 in Strahlungsrichtung auch hinter der Strahlungsquelle 3 angeordnet sein. Die Anordnung des Kollektorspiegels hinter der Strahlungsquelle 3 ist in der 1 gestrichelt bei 23' dargestellt. Nachfolgend wird, soweit auf den Kollektorspiegel Bezug genommen wird, einheitlich die Bezugsziffer 23 verwendet.
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Der Kollektorspiegel 23 ist jeweils rotationssymmetrisch bezüglich einer zentralen Achse 24 ausgebildet. Bei dem in den 2 bis 4 dargestellten Kollektorspiegel 23 handelt es sich um einen Ellipsoid-Spiegel mit einer ellipsoidalen Spiegelfläche 25.
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Die Strahlungsquelle 3 ist in einem Brennpunkt der Ellipsenform der Spiegelfläche 25 angeordnet. Der andere Brennpunkt der Ellipsenform der Spiegelfläche 25 liegt in der Zwischenfokusebene 16. Der ellipsoidale Kollektorspiegel 23 dient der Aufnahme und Reflexion der gesamten in Rückwärtsrichtung der Strahlungsquelle 3 emittierten EUV-Strahlung 14, also diejenige Strahlung, die ausgehend von der Strahlungsquelle 3 in den dem Zwischenfokus 16 abgewandten Halbraum emittiert wird. Zusätzlich kann der ellipsoidale Kollektorspiegel 23 auch noch einen Teil der in Vorwärtsrichtung emittierten EUV-Strahlung 14 reflektieren. Zum Sammeln von in Vorwärtsrichtung emittierte EUV-Strahlung 14 kann der Kollektorspiegel 23, wie durchgezogen in der 1 schematisch dargestellt, auch vom Typ einer Wolter-Spiegeloptik ausgeführt sein, wie nachfolgend im Zusammenhang mit der Ausführung nach den 9 und 10 noch erläutert wird.
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Da stets ein Teil der von der Strahlungsquelle 3 emittierten und vom Kollektorspiegel 23 reflektierten EUV-Strahlung 14 vom Kollektorspiegel 23 absorbiert wird, kann sich der Kollektorspiegel 23 beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 erwärmen. Dies kann zu thermalen Verformung des Kollektorspiegels 23 führen. Um derartigen Verformungen zu minimieren, ist der EUV-Kollektor 15 mit einer Kühleinrichtung 26 versehen. Die Kühleinrichtung 26 dient insbesondere der Kühlung des Kollektorspiegels 23. Die Kühleinrichtung 26 umfasst mindestens ein Kühlelement 27. Das mindestens eine Kühlelement 27 ist beispielsweise als Kühlkanal ausgebildet, welcher mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist. Als Kühlmedium kann ein Kühlgas oder eine Kühlflüssigkeit zum Einsatz kommen. Als Kühlmedium ist vorzugsweise Wasser oder Glykol vorgesehen.
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In den 2 bis 4 ist ein Kollektorspiegel 23 mit sieben Kühlkanälen dargestellt. Eine andere Anzahl an Kühlelementen 27 ist jedoch ebenso möglich. Vorzugsweise weist die Kühleinrichtung 26 mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben räumlich separate Kühlelemente 27 auf.
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Die Kühlelemente 27 sind in ein Substrat 28 des Kollektors 15 integriert. Hierdurch wird eine besonders effiziente Kühlung des Kollektors 15 ermöglicht. Eine Anordnung der Kühlelemente 27, wobei diese an dem Kollektor 15 angeordnet und fest mit diesem verbunden sind, ist ebenso möglich.
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Die vorzugsweise als Kühlkanäle ausgebildeten Kühlelemente 27 sind kühlmediumdicht ausgebildet. Zur Beaufschlagung der Kühlkanäle mit dem Kühlmedium sind diese über in den Figuren nicht dargestellte Zu- und Ableitungen mit einem in den Figuren ebenfalls nicht dargestelltem Kühlmediumreservoir verbunden.
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Zur einfacheren Beschreibung von Lagebeziehungen ist in den 2 bis 8 jeweils ein lokales kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Hierbei ist das Koordinatensystem jeweils so angeordnet, dass die z-Richtung jeweils in Hauptausbreitungsrichtung der EUV-Strahlung 14 im Bereich des Kollektorspiegels 23 zeigt. Im Bereich des Kollektors 15 ist die z-Richtung somit parallel zur zentralen Achse 24 des Kollektorspiegels 23. In der 2 verläuft die x-Richtung nach rechts. Die y-Richtung verläuft nach oben. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene der 2 auf den Betrachter zu. Die x-Richtung der lokalen xyz-Koordinatensysteme nach den 2 bis 8 verläuft parallel zur x-Richtung des globalen xyz-Koordinatensystems nach 1. Im Bereich der Objektebene 6 entspricht die y-Richtung einer Scan-Richtung, während die x-Richtung einer Cross-Scan-Richtung entspricht.
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Erfindungsgemäß weisen die Kühlelemente 27 einen derartigen Verlauf bezüglich des Kollektorspiegels 23 auf, dass die Projektion ihres Verlaufs in die xy-Ebene, d. h. in eine Ebene senkrecht zur zentralen Achse 24, vorzugsweise parallel zur x-Richtung verläuft. Allgemein sind die Kühlelemente 27 derart bezüglich des Kollektorspiegels 23 angeordnet, dass die Projektion ihres Verlaufs in die vorstehend definierte xy-Ebene einen Winkel b von höchstens 20°, insbesondere von höchstens 7° mit einer vorgegebenen Vorzugsrichtung 29 einschließt, wobei die Vorzugsrichtung 29 im vorstehend definierten Koordinatensystem der x-Richtung entspricht. Wie bereits erwähnt, entspricht die x-Richtung im Bereich der Objektebene 6 der Cross-Scan-Richtung.
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Wie in 2 dargestellt, sind die Kühlelemente 27 derart im Substrat 28 des Kollektors angeordnet, dass die Projektion ihres Verlaufs in die xy-Ebene zumindest annähernd parallel zueinander ist. Unter annähernd parallel sei hierbei verstanden, dass die Projektionen des Verlaufs zweier Kühlelemente 27 in die xy-Ebene einen Winkel von höchstens 7° einschließen. Die Projektion des Verlaufs der Kühlelemente 27 in die xy-Ebene kann insbesondere jeweils abschnittsweise parallel oder vollständig parallel sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die separaten Kühlelemente 27 unabhängig voneinander steuerbar. Sie sind insbesondere unabhängig voneinander mit dem Kühlmedium beaufschlagbar.
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Wie bereits erwähnt, umfasst das Beleuchtungssystem
2 den Kollektor
15 und die Beleuchtungsoptik
4, wobei die Beleuchtungsoptik
4 den Feldfacettenspiegel
17 umfasst. Für Details des Feldfacettenspiegels
17 sei auf die
DE 10 2007 041 004 A1 , insbesondere deren
3, verwiesen. Der Feldfacettenspiegel
17 weist eine Vielzahl von länglichen Facetten
30 auf. Die Facetten
30 sind jeweils rechteckig ausgebildet. Sie weisen ein Aspektverhältnis von mindestens 1:2, insbesondere mindestens 1:3, vorzugsweise mindestens 1:5 auf. Hierunter sei verstanden, dass die längere Seite einer Facette
30 jeweils mindestens doppelt, insbesondere mindestens dreimal, insbesondere mindestens fünfmal, so lang ist wie die kürzere Seite der Facette
30. Das Aspektverhältnis der Facetten
30 liegt insbesondere im Bereich zwischen 1:15 und 1:30. Das Aspektverhältnis der Facetten
30 entspricht dem Aspektverhältnis des Objektfeldes
5. Durch die Feldfacetten
30 wird die Strahlung
14 von der Strahlungsquelle
3 in eine Vielzahl von Strahlungsbündeln zerlegt. Die Facetten
30 dienen der Erzeugung von sekundären Lichtquellen. Diese werden mittels des Pupillenfacettenspiegels
18 in die Objektebene
6 abgebildet.
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Die Facetten 30 sind derart auf dem Feldfacettenspiegel 17 angeordnet, dass ihr Abbild in der Objektebene 6 jeweils parallel zur x-, d. h. zur Cross-Scan-Richtung verläuft. Hierunter sei verstanden, dass bei der Projektion der Facetten 30 in die Objektebene 6 die lange Seite jeder Facette parallel zur x-, d. h. zur Cross-Scan-Richtung, verläuft, während die kurze Seite jeder Facette 30 in y-, d. h. in Scan-Richtung zeigt.
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Die Facetten 30 dienen zusammen mit Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 18, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, der Erzeugung eines definierten Beleuchtungssettings zur Beleuchtung und Ausleuchtung des Objektfeldes 5.
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Gemäß dem in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Kollektors 15 ist die vorstehend beschriebene Vorzugsrichtung 29 für die Ausrichtung der Kühlelemente 27 gerade durch die Längsausrichtung der Facetten 30 vorgegeben. Mit anderen Worten entspricht die Vorzugsrichtung 29 gerade der Projektion der Längsausrichtung der Facetten 30 in die xy-Ebene, d. h. in die Ebene senkrecht zur zentralen Achse 24. In der schematischen Darstellung nach 5, in der die Facetten 30 alle unverkippt dargestellt sind, stimmt die Längsausrichtung der Facetten 30 mit der x-Richtung überein.
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In 5 ist außerdem eine innere Ausleuchtungsgrenze 31 des Feldfacettenspiegels 17 schematisch dargestellt. Diese kann beispielsweise durch eine in den Figuren nicht dargestellte Mittenblende des Kollektors 15 verursacht werden.
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Der Feldfacettenspiegel 17 hat eine Vielzahl von Feldfacettengruppen 32, welche wiederum aus einer Vielzahl von einzelnen Facetten 30 aufgebaut sind.
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Für weitere Details des Facettenspiegels sei auf die
DE 10 2007 041 004 A1 , insbesondere deren
3 verwiesen.
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Anhand der 6 bis 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Kollektors 33 sowie eines Beleuchtungssystems 2 mit dem entsprechenden Kollektor 33 und einem Feldfacettenspiegel 34 beschrieben. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 bereits beschrieben wurden, tragen die selben Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Der Kollektor 33 (vgl. 6 und 7) entspricht abgesehen von der Anordnung der Kühlelemente 27 der Kühleinrichtung 26 dem vorstehend beschriebenen Kollektor 15.
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Auch der Feldfacettenspiegel 34 (vgl. 8) weist eine Vielzahl von Feldfacettengruppen 32 mit einer Vielzahl von Facetten 35 auf. Die Feldfacettengruppen 32 sind bei diesem Ausführungsbeispiel spaltenweise angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Facetten 35 bogenförmig ausgebildet. Die bogenförmigen Facetten 35 haben ein Aspektverhältnis, welches dem der rechteckigen Facetten 30 des bereits beschriebenen Ausführungsbeispiels entspricht. Im Weiteren sei unter einer Hauptrichtung 36 der Facetten 35 jeweils die Richtung parallel zur Sehne des Kreis bogensegments, welches durch die Facette 35 gegeben ist, also zur x-Richtung in der 8, verstanden.
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Entsprechend den bogenförmig ausgebildeten Facetten ist der Verlauf der Kühlelemente 27 bezüglich des Kollektorspiegels 23 ausgebildet. Mit anderen Worten weisen die Kühlelemente 27 bei diesem Ausführungsbeispiel einen derartigen Verlauf bezüglich des Kollektorspiegels 23 auf, dass die Projektion dieses Verlaufs in die xy-Ebene, d. h. in die Ebene senkrecht zur zentralen Achse 24, bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Segmente aufweist, deren Hauptrichtung parallel zur vorgegebenen Vorzugsrichtung 29, also zur x-Richtung in der 6, ist. Hierbei ist die Vorzugsrichtung 29 entsprechend wie beim bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Projektion der Hauptrichtung 36 der Facetten 35 definiert. Allgemein schließt die Projektion des Verlaufs der Kühlelemente 27, insbesondere die Hauptrichtung der Projektion des Verlaufs der Kühlelemente 27, in die xy-Ebene einen Winkel b von höchstens 20°, insbesondere höchstens 7°, mit der Vorzugsrichtung 29 ein.
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Die Anzahl der bogenförmigen Segmente der Kühlelemente 27 entspricht vorzugsweise gerade der Anzahl der Spalten an Feldfacettengruppen 32 auf dem Feldfacettenspiegel 34.
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Anhand der 9 und 10 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Kollektors 37 beschrieben.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Kollektor
37 mehrere ineinander liegende Spiegelschalen
40 auf, von welchen eine in den
9 und
10 dargestellt ist. Ein entsprechender Kollektor ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 041 004 A1 , auf die hiermit verwiesen wird, bekannt. Der Kollektor
37 weist beispielsweise eine Spiegelschale
40, zwei Spiegelschalen
40 oder mehr als zwei ineinander liegende Spiegelschalen
40, insbesondere drei, vier, fünf oder noch mehr ineinander liegende Spiegelschalen
40 auf.
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Die ineinander liegenden Spiegelschalen
40 bilden eine Typ I oder Typ II Wolter-Optik. Sie weisen einen um die zentrale Achse
24 umlaufenden Knickbereich
38 auf, der in der
10 lediglich schematisch angedeutet ist. Die Spiegelschalen
40 sind für streifenden Einfall ausgelegt. Ein Einfallswinkel der EUV-Strahlung
14 auf die Spiegelschalen
40 liegt also unterhalb eines Grenzwinkels. Die streifend reflektierte EUV-Strahlung
14 wird von den Spiegelschalen
40 jeweils genau zweimal, nämlich einmal vor dem Knickbereich
38 und einmal nach dem Knickbereich
38 reflektiert. Ein derartiger Kollektor
37 ist aus der
WO 2009/095219 A1 und der
WO 2009/095220 A2 bekannt. Die Spiegelschalen
40 weisen in ihrem Zentralbereich um die Achse
24 jeweils eine Durchtrittsöffnung
39 auf. Die Kühlelemente
27, welche hinsichtlich der y-Richtung auf Höhe der Durchtrittsöffnung
39 verlaufen, können auf sich selbst zurückgefaltet ausgebildet sein. Alternativ hierzu ist auch eine Zu- und/oder Ableitung für das Kühlmedium durch die Durchtrittsöffnung
39 möglich.
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Der Kollektor 37 ist jeweils im der Zwischenfokusebene 16 zugewandten Halbraum der Strahlungsquelle 3 angeordnet.
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Selbstverständlich können die Kühlelemente 27 auch bei dieser Ausführungsform im Falle eines Feldfacettenspiegels mit gekrümmten Facetten entsprechend der unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschriebenen Ausführungsform der Kühlelemente 27 mit gekrümmten Abschnitten ausgebildet sein.
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Die Uniformität U ist eine der Kenngrößen zur Quantifizierung der Qualität der Beleuchtung des Objektfeldes
5. Die Uniformität U wird gemäß folgender Formel bestimmt:
wobei SE
max und SE
min die maximale bzw. minimale scanintegrierte Energie über die Feldhöhe des Objektfeldes
5 bezeichnet. Je kleiner der Wert für die Uniformität U desto homogener und damit besser ist die Ausleuchtung des Objektfeldes
5. In
11 ist exemplarisch der Einfluss des Verlaufs der Kühlelemente
27 der Kühleinrichtung
26 des Kollektors
15,
33,
37 auf die Uniformität U der Ausleuchtung des Objektfeldes
5 dargestellt. Hierbei zeigen die gestrichelten Kurven die Uniformität U der Intensitätsverteilung in der Objektebene
6 als Funktion einer Ortswellenlänge λ einer radialen Fernfeldstörung für den Fall einer Kühleinrichtung, deren Kühlelemente rotationssymmetrisch bezüglich der zentralen Achse
24 ausgebildet sind. Die durchgezogenen Linien zeigen entsprechend den Einfluss der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung
26. Wie deutlich sichtbar ist, führt die erfindungsgemäße Anordnung der Kühlelemente
27 zu einer erheblichen Verbesserung der Uniformität U der Intensitätsverteilung in der Objektebene
6.
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Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer der vorstehend beschriebenen Kollektorvarianten werden das Retikel 7 und der Wafer 12, der eine für das Beleuchtungslicht 14 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt. Anschließend wird zumindest ein Abschnitt des Retikels 7 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf den Wafer 12 projiziert. Bei der Projektion des Retikels 7 auf den Wafer 12 kann der Retikelhalter 8 und/oder der Waferhalter 13 in Richtung parallel zur Objektebene 6 bzw. parallel zur Bildebene 11 verlagert werden. Die Verlagerung des Retikels 7 und des Wafers 12 kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht 14 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, hergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/051638 A1 [0002]
- WO 2009/095219 A1 [0002, 0062]
- DE 102007041004 A1 [0002, 0048, 0054, 0061]
- US 6859515 B2 [0031]
- WO 2009/095220 A2 [0062]
