DE102010040108A1

DE102010040108A1 - Obskurationsblende

Info

Publication number: DE102010040108A1
Application number: DE201010040108
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Mann; Ulrich Löring
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-03-01
Also published as: TW201219996A; WO2012028303A1

Abstract

Eine Obskurationsvorrichtung (28) für Projektionsoptik einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Obskurationsblende (29) zur Obskuration eines Teils von zur Abbildung eines Beleuchtungsfeldes in ein Bildfeld dienender Strahlung und eine Haltevorrichtung (30) zur Anordnung der Obskurationsblende (29) in der Projektionsoptik, wobei die Haltevorrichtung (30) eine zweizählige Drehsymmetrie aufweist. Hierdurch wird es möglich, die Abbildungsgüte der Projektionsoptik zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Obskurationsvorrichtung für eine Projektionsoptik einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System für die EUV-Projektions-Mikrolithographie und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturiertem Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement.
Obskurationsblenden dienen der Abschattung eines Strahlenbündels in einem Objektiv. Ihre mechanische Anordnung kann jedoch zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der Abbildungsgüte führen.
Eine Obskurationsblende ist aus der WO 2006/069725 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Obskurationsvorrichtung mit einer Obskurationsblende derart weiterzubilden, dass eine verbesserte Abbildungsgüte der Projektionsoptik ermöglicht wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Obskurationsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Eine Pupillenobskuration erlaubt in bestimmten Designkonzepten – insbesondere bei Systemen mit hoher numerischer Apertur – eine deutliche Reduktion der Einfallswinkel auf bestimmten optischen Elementen des Systems, da Strahlbündel, die im unobskurierten Fall an einem optischen Element vorbeilaufen müssen, im obskurierten Fall durch eine Öffnung des optischen Elementes hindurchtreten können. Da diese Durchtrittsöffnung des optischen Elementes in der Regel nicht in einer Pupillenebene des optischen Systems liegen wird, erzeugt sie zunächst eine feldabhängige Abschattung der Austrittspupille und führt somit zu feldabhängigen Abbildungseigenschaften. Um diese Feldabhängigkeit zu eliminieren, kann in einer Pupillenebene des Systems eine Obskurationsblende eingefügt werden, die so dimensioniert wird, dass die Durchtrittsöffnung des optischen Elementes vollständig im Schatten der Obskurationsblende liegt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die mechanischen Elemente, welche zur Anordnung der Obskurationsblende in der Projektionsoptik dienen, zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der Abbildungsgüte führen können. Dies gilt insbesondere, wenn ein zentraler Bereich der Pupille abgeschattet werden muss, so dass eine mechanische Vorrichtung von außen durch das abbildende Lichtbündel hindurch die Obskurationsblende halten muss. Weiter wurde erkannt, dass derartige Beeinträchtigungen durch eine geeignete Ausbildung der Haltevorrichtung verringert bzw. vollständig vermieden werden können. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Haltevorrichtung an ein vorgegebenes Beleuchtungssetting, d. h. eine vorgegebene Beleuchtungsverteilung, angepasst ausgebildet wird. Eine zweizählig drehsymmetrisch ausgebildete Haltevorrichtung ist besonders vorteilhaft, da sie sowohl an ein Beleuchtungssetting mit Dipolstruktur als auch an eines mit Quadrupolstruktur angepasst ist. Bei einer derartigen, zweizählig drehsymmetrisch ausgebildeten Haltevorrichtung gehen Halteelemente der Haltevorrichtung, insbesondere Haltestreben, bei Drehung der Haltevorrichtung um 180° um eine vorgegebene Achse ineinander über. Eine solcherart zweizählig drehsymmetrisch ausgebildete Haltevorrichtung kann auch vierzählig oder mehrzählig drehsymmetrisch ausgebildet sein. Eine n-zählige Drehsymmetrie entspricht einem Ineinanderübergehen von Halteelementen der Haltevorrichtung bei einer Drehung um die vorgegebene Achse um einen Winkel von 360°/n. Eine Haltevorrichtung, die zweizählig drehsymmetrisch ausgebildet ist, lässt sich insbesondere durch einfache Rotation an die Orientierung einer vorgegebenen Dipol- oder Quadrupolstruktur anpassen.
Je nach Bedarf kann die Haltevorrichtung vierzählig drehsymmetrisch ausgebildet sein oder nicht. Eine vierzählig drehsymmetrische Ausbildung der Haltevorrichtung ist insbesondere für Beleuchtungssettings mit einer Quadrupolstruktur vorteilhaft. Sie ermöglicht eine besonders stabile und zuverlässige Halterung der Obskurationsblende. Eine Haltevorrichtung mit einer zweizählig jedoch nicht-vierzähligen Drehsymmetrie kann insbesondere für Beleuchtungssetting mit Dipolstruktur vorteilhaft sein. Durch die zweizählige jedoch nicht-vierzählige Drehsymmetrie wird eine Vorzugsrichtung definiert, welche besonders einfach an eine entsprechende Vorzugsrichtung der Dipolstruktur angepasst werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Haltevorrichtung auch eine ungeradzahlige Drehsymmetrie aufweisen.
Eine Haltevorrichtung mit geradlinig ausgebildeten Haltestreben gemäß Anspruch 3 ist einerseits einfach herstellbar und ermöglicht andererseits eine stabile jedoch weitestgehend beeinträchtigungsfreie Anordnung der Obskurationsblende in der Projektionsoptik. Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung mindestens zwei, insbesondere vier geradlinig ausgebildete Haltestreben auf. Hierdurch lässt sich ein unerwünschtes Verdrehen der Obskurationsblende um eine Achse senkrecht zur Symmetrieachse der Haltevorrichtung vermeiden. Eine größere Anzahl an Haltestreben ist ebenso möglich.
Gemäß Anspruch 4 ist die Obskurationsblende kreisförmig ausgebildet. Dies ermöglicht die Obskuration, d. h. Ausblendung, eines bestimmten Teils des Projektionsstrahlenbündels mit einer vorgegebenen Einfallswinkelverteilung. Insbesondere, aber nicht ausschließlich für Anordnungen der Obskurationsvorrichtung, bei welchem die Obskurationsblende nicht exakt senkrecht zur Richtung des Hauptstrahls des zentralen Objektfeldpunktes angeordnet ist, kann es vorteilhaft sein, die Obskurationsblende oval, insbesondere elliptisch auszubilden.
Für rotationssymmetrische Systeme liegt die Abweichung von der Kreisform im Bereich von < 10%, insbesondere < 1%. Das. Verhältnis der beiden Hauptachsen einer „bestfit-Ellipse” liegt daher im Bereich von 0.9 bis 1.1. Für Systeme mit Freiformflächen können Abweichungen von bis zu 50% vorgesehen sein, d. h. die lange Hauptachse der bestfit-Ellipse ist doppelt so lang wie die kurze Hauptachse.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches System für die EUV-Projektions-Mikrolithographie zu verbessern.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Hierbei ist die erfindungsgemäße Obskurationsvorrichtung an einer Halteposition im Bereich einer Pupillenebene im Abbildungsstrahlengang in der Projektionsoptik angeordnet. Dies ermöglicht eine feldunabhängige Pupillenobskuration. Eine feldunabhängige Pupillenobskuration ist besonders vorteilhaft, da hierdurch eine Abhängigkeit des Auflösungsvermögens des Projektionsobjektivs von den Details des Beleuchtungsfelds insbesondere von der Feldposition vermieden wird.
Gemäß Anspruch 6 ist die Obskurationsvorrichtung vorzugsweise austauschbar. Dies ermöglicht eine besonders einfache Anpassung der Obskurationsvorrichtung an das Beleuchtungssetting.
Gemäß Anspruch 7 ist die Obskurationsvorrichtung um eine Achse parallel zur Projektionsrichtung drehbar. Auch dies ermöglicht eine besonders einfache Anpassung der Obskurationsvorrichtung an das Beleuchtungssetting.
Gemäß Anspruch 8 sind die Haltevorrichtung der Obskurationsblende und das Beleuchtungssetting derart aneinander angepasst, dass die Haltevorrichtung vollständig in Bereichen angeordnet ist, an welchen die Intensität des Beleuchtungssettings eine vorgegebene Grenzintensität I_lim nicht überschreitet. Hierbei ist die Grenzintensität kleiner als 10% der Maximalintensität I_max des Beleuchtungssettings an der Halteposition, insbesondere kleiner als 5% von I_max, insbesondere kleiner als 1% von I_max.
Gemäß Anspruch 9 kann auch vorgesehen sein das Beleuchtungssetting an eine vorgegebene Ausbildung der Haltevorrichtung anzupassen. Hierbei ist das Beleuchtungssetting insbesondere derart ausgebildet, dass die Intensitätsverteilung des Beleuchtungssettings in den Bereichen, an denen die Haltestreben der Haltevorrichtung verlaufen, kleiner ist als eine vorgegebene Grenzintensität I_lim. Hierbei ist die Grenzintensität wiederum kleiner als 10% der Maximalintensität I_max des Beleuchtungssettings an der Halteposition, insbesondere kleiner als 5% von I_max, insbesondere kleiner als 1% von I_max. Die Bereiche, an welchen die Intensitätsverteilung des Beleuchtungssettings kleiner ist als I_lim überlappen mit mindestens 95%, insbesondere mindestens 99% der von den Haltestreben der Haltevorrichtung abgedeckten Bereiche. Anders ausgedrückt liegt der Bereich der Haltestreben zu mindestens 95%, insbesondere mindestens 99% – also fast vollständig – in dem Bereich, in welchem die Beleuchtungsintensität kleiner ist als die Grenzintensität. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bereiche, an welchen die Intensitätsverteilung des Beleuchtungssettings kleiner ist als die Grenzintensität I_lim die von den Haltestreben der Haltevorrichtung abgedeckten Bereiche vollständig abdecken.
Eine derartige Anpassung der Haltevorrichtung und des Beleuchtungssettings aneinander führt zu einem besonders geringen Verlustanteil der im Beleuchtungssetting enthaltenen Strahlung aufgrund einer unerwünschten Obskuration durch die Haltevorrichtung. Vorzugsweise ist insbesondere die 0. Beugungsordnung, insbesondere außerdem die +1. und –1. Beugungsordnung des Beleuchtungssettings an der Halteposition zumindest weitestgehend überschneidungsfrei mit den Bereichen, in welchen die Haltevorrichtung angeordnet ist. Unter weitestgehend überschneidungsfrei sei hierbei verstanden, dass ein Verlustanteil von höchstens 10% der in der 0., insbesondere außerdem der 1. und –1. Beugungsordnung des Beleuchtungssettings enthaltenen Strahlung auf die Haltestreben der Haltevorrichtung fällt. Der Verlustanteil beträgt insbesondere höchstens 1%, insbesondere 0%.
Gemäß Anspruch 10 kann die Anpassung des Beleuchtungssettings an die Haltevorrichtung durch eine gezielte Anordnung der ausgeleuchteten Facettenelemente auf dem mindestens einem Facettenspiegel erreicht werden.
Die ausgeleuchteten Facettenelemente auf dem Facettenspiegel können insbesondere derart angeordnet sein, dass das Bild des Beleuchtungssettings in der Pupillenebene strahlungsfreie Bereiche zur Anordnung der Haltevorrichtung der Obskurationsvorrichtung aufweist, wobei sich die strahlungsfreien Bereiche insbesondere von der Obskurationsblende geradlinig, radial zur Projektionsrichtung wenigstens bis zu einem äußeren Rand einer Apertur der Projektionsoptik erstrecken. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine bestimmte Kanalzuordnung zwischen den Feld- und Pupillenfacetten derart vorgesehen ist, dass nur bestimmte Facetten des Pupillenfacettenspiegels ausgeleuchtet werden, deren Bilder in der Pupillenebene nicht mit den Bereichen zur Anordnung der Haltevorrichtung der Obskurationsvorrichtung überlappen.
Gemäß Anspruch 11 weist die Beleuchtungsoptik ein Abschattungselement zur Abschattung des Beleuchtungssettings auf, mittels welchem das Beleuchtungssetting an die Ausbildung der Haltevorrichtung der Obskurationsblende angepasst ist. Dies führt zwar zu einer geringfügigen Verringerung der zur Projektion des Beleuchtungsfeldes verfügbaren Strahlung, ermöglicht jedoch eine besonders einfache Anpassung des Beleuchtungssettings an die Ausbildung der Haltevorrichtung. Außerdem wird auf diese Weise eine unerwünschte Störung der Strahlen im Projektionsstrahlengang durch die Haltevorrichtung vermieden.
Weitere Aufgaben der Erfindung sind, eine Projektionsbelichtungsanlage mit dem erfindungsgemäßen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils unter Verwendung einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein durch das Verfahren hergestelltes Bauteil anzugeben.
Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 12, ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 13 und ein Bauteil nach Anspruch 14.
Die Vorteile dieser Gegenstände entsprechen denjenigen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Obskurationsvorrichtung gemäß den Ansprüche 1 bis 4 bzw. auf das optische System gemäß den Ansprüche 5 bis 11 diskutiert wurden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektions-Lithographie,
2a bis 4e schematische Darstellungen mehrerer erfindungsgemäßer Obskurationsvorrichtungen, wobei zur Verdeutlichung der Erfindungsidee jeweils Bilder der 0., 1. und –1. Beugungsordnung typischer Beleuchtungssettings im Bereich der Pupillenebene im Abbildungsstrahlengang in der Projektionsoptik exemplarisch dargestellt sind,
5a bis c schematische Darstellung des Bildes des Beleuchtungssettings im Bereich der Halteposition der Obskurationsvorrichtung und exemplarische Darstellung der Anpassung des Beleuchtungssettings an die Haltevorrichtung.
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.
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.
Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
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.
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.
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.
Der Feldfacettenspiegel 17 weist eine Vielzahl von in der 1 nur schematisch angedeuteten Feldfacetten 23 auf. Die Feldfacetten 23 sind länglich, insbesondere rechteckig oder auch ringsegmentförmig ausgebildet. Sie weisen ein Aspektverhältnis von mindestens 1:2, insbesondere mindestens 1:3, insbesondere mindestens 1:5 auf. Das Aspektverhältnis der Feldfacetten 23 entspricht im Wesentlichen dem Aspektverhältnis des Objektfeldes 5. Durch die Feldfacetten 23 wird die Strahlung 14 von der Strahlungsquelle 3 in eine Vielzahl von Strahlungsbündel zerlegt. Die Feldfacetten 23 dienen der Erzeugung von sekundären Lichtquellen, da jede Feldfacette 23 die Lichtquelle 3 bzw. einen durch den Kollektor 15 erzeugten Zwischenfokus auf eine der Feldfacetten 23 zugeordnete Pupillenfacette 24 abbildet. Die Feldfacetten 23 ihrerseits werden mittels der Facetten 24 des Pupillenfacettenspiegels 18 in die Objektebene 6 überlagernd abgebildet.
Die Feldfacetten 23 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 Feldfacetten 23 in die Objektebene 6 die lange Seite jeder Facette parallel zur x-, d. h. zur Cross-Scan-Richtung, verläuft, während die kurze Seite jeder Feldfacette 23 in y-, d. h. in Scan-Richtung zeigt.
Jeder Feldfacette 23 des Feldfacettenspiegels 17 ist eine Pupillenfacette 24 des Pupillenfacettenspiegels 18 zugeordnet. Zwischen je einer Feldfacette 23 und einer Pupillenfacette 24 wird ein Lichtkanal ausgebildet. Hierbei bestimmt die Anordnung der Pupillenfacetten 24 auf dem Pupillenfacettenspiegel 18 die Lichtverteilung, d. h. das Beleuchtungssetting 25 in der Austrittspupille der Beleuchtungsoptik 4.
Die Feldfacetten 23 dienen somit zusammen mit Pupillenfacetten 24 des Pupillenfacettenspiegels 18, die in der Zeichnung ebenfalls nur schematisch dargestellt sind, der Erzeugung eines definierten Beleuchtungssettings 25 zur Beleuchtung und Ausleuchtung des Objektfeldes 5. Insbesondere können die Feldfacetten 23 auch schaltbar, insbesondere verkippbar, ausgelegt werden, um einen lichtverlustfreien Wechsel des Beleuchtungssettings 25 zu ermöglichen. Unterschiedlichen Kippwinkeln der Feldfacetten 23 entsprechen dann unterschiedliche Kanalzuordnungen zwischen Feld- und Pupillenfacetten 23, 24. Insbesondere ist es auch möglich, einen Kippwinkel einer Feldfacette 23 so zu wählen, dass das Beleuchtungslicht dieses Beleuchtungskanals nicht zur Beleuchtung des Retikels 7 beiträgt, sondern beispielsweise auf eine Lichtfalle umgelenkt wird. Dies kann z. B. zur Homogenisierung der Feldausleuchtung in der Objektebene 6 nützlich sein.
Die EUV-Strahlung 14 von der Strahlungsquelle 3 wird mit Hilfe des Kollektors 15 gesammelt und in ein paralleles oder konvergentes Lichtbüschel konvertiert. Dieses wird mittels der Feldfacetten 23 in eine Vielzahl von Teil-Lichtbüscheln zerlegt, welche nahe oder am Ort der Pupillenfacetten 24 jeweils sekundäre Lichtquellen ausbilden. Diese sekundären Lichtquellen werden von der Übertragungsoptik 19 in die Austrittspupille der Beleuchtungsoptik 4 abgebildet, welche mit der Eintrittspupille der Projektionsoptik übereinstimmt. Das Abbild der sekundären Lichtquellen in der Austrittspupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 bildet somit tertiäre Lichtquellen in der Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik 9.
Die Projektionsoptik 9 umfasst mehrere, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens acht Projektionsspiegel oder Projektionsspiegelelemente. Für weitere Details der Projektionsoptik 9 sei auf die WO 2006/069725 A1 verwiesen.
Die Projektionsoptik 9 umfasst eine oder mehrere Pupillenebenen 26. Der Begriff Pupillenebene bezeichnet hierbei die Gesamtheit der in Richtung quer zu einer Projektionsrichtung 27 aneinander grenzenden Orte, an welchen von einer Pupillenfacette 24 ausgehende Strahlenbündel sich schneiden.
Bei der erfindungsgemäßen Projektionsoptik fällt mindestens eine Pupillenebene 26 mit keinem der Spiegel der Projektionsoptik 9 zusammen.
Im Folgenden werden erfindungsgemäße Details der Projektionsoptik 9 beschrieben. Die Projektionsoptik 9 umfasst eine Obskurationsvorrichtung 28 mit einer Obskurationsblende 29 und einer Haltevorrichtung 30 zur Anordnung der Obskurationsblende 29 in der Projektionsoptik 9.
Die Obskurationsblende 29 dient der Obskuration eines Teils der zur Abbildung des Objektfeldes 5 in das Bildfeld 10 dienenden Strahlung 14. Mittels der Obskurationsblende 29 ist insbesondere eine definierte Abschattung der zur Projektion des Objektfeldes 5 dienenden Strahlung möglich. Die Obskurationsblende 29 ist als invertierte Lochblende ausgebildet. Sie ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet. Sie kann jedoch auch oval, insbesondere elliptisch, ausgebildet sein. Dies kann insbesondere bei einer Anordnung der Obskurationsblende 29 quer, jedoch nicht exakt senkrecht zur Richtung des Hauptstrahls des zentralen Objektfeldpunktes vorteilhaft sein.
Die Obskurationsblende 29 weist insbesondere ein Aspektverhältnis, definiert durch das Verhältnis der beiden Hauptachsen einer Bestfit-Ellipse, im Bereich von 0,9 bis 1,1, insbesondere im Bereich von 0,99 bis 1,01, auf. Im Falle eines optischen Systems mit Freiformflächen kann das Aspektverhältnis im Bereich von 0,5 bis 2,0 liegen.
Die Obskurationsblende 29 ist aus einem Material, welches die auf dieses auftreffende EUV-Strahlung 14 von der Strahlungsquelle 3 zu mindestens 90%, insbesondere mindestens 99%, insbesondere vollständig absorbiert. Die Obskurationsblende 29 ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus einem Metall. Vorzugsweise ist auch die Haltevorrichtung 30 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Metall. Hierdurch lässt sich ein unerwünschtes Erhitzen der Obskurationsblende 29 vermeiden, wodurch eine thermische Beeinflussung benachbarter Elemente, insbesondere Spiegel, der Projektionsoptik 9 verringert, insbesondere vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Obskurationsblende 29 auch eine nichtreflektierende, d. h. eine absorbierende Beschichtung für die EUV-Strahlung 14 von der Strahlungsquelle 3 aufweisen. Die Obskurationsblende 29 blockiert somit die EUV-Strahlung 14, die mit einer Komponente in Projektionsrichtung 27 auf sie auftrifft. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Obskurationsblende 29 auch eine nichtreflektierende, d. h. eine absorbierende Beschichtung für Strahlung von nicht EUV-Wellenlängen der Strahlungsquelle 3 aufweisen. Insbesondere für Infrarotlicht, welches beispielsweise aus einer CO₂-Laser gepumpten LPP-Quelle austritt, oder für Licht im DUV-Bereich kann dies sinnvoll oder sogar notwendig sein.
Die Haltevorrichtung 30 weist eine zweizählige Drehsymmetrie auf. Sie umfasst einen äußeren Haltering 31 und einen inneren Haltering 32. Der innere Haltering 32 ist mittels Haltestreben 33 mit dem äußeren Haltering 31 verbunden. Es ist auch möglich, die Haltestreben 33 direkt mit der Obskurationsblende 29 zu verbinden. In diesem Fall kann auf den inneren Haltering 32 verzichtet werden. Gemäß dem in den 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Haltevorrichtung vier Haltestreben 33. Die Haltestreben 33 sind insbesondere geradlinig ausgebildet. Jeweils zwei der Haltestreben 33 sind einander bezüglich der Obskurationsblende 29 gegenüberliegend, entlang einer gemeinsamen Richtung angeordnet.
Bei dem in den 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Haltestreben 33 nicht gleichmäßig über den Umfang der Halteringen 31, 32 verteilt. Zu jeder der Haltestreben 33 ist somit jeweils eine weitere Haltestrebe 33 in einem ersten Winkel b1 < 90° und eine weitere Haltestrebe 33 unter einem zweiten Winkel b2 > 90° angeordnet. Es gilt insbesondere b2:b1 ≥ 1,5, insbesondere b2:b1 ≥ 2, insbesondere b2:b1 ≥ 2,5. Die in den 2a und 2b dargestellte Haltevorrichtung 30 weist somit eine zweizählige jedoch keine vierzählige Drehsymmetrie auf.
Die Projektionsoptik 9 weist im Bereich der Halteposition, insbesondere in der Pupillenebene, in welcher die Obskurationsblende 29 angeordnet ist, eine Apertur auf. Der äußere Haltering 31 weist einen inneren Durchmesser auf, welcher insbesondere größer ist als die Apertur der Projektionsoptik 9. Prinzipiell kann der äußere Haltering 31 auch mit einem kleineren inneren Durchmesser ausgebildet sein. Er wirkt in diesem Fall zusätzlich als Aperturblende.
Die Obskurationsblende 29 weist eine radiale Abmessung von höchstens 60%, insbesondere höchstens 50%, insbesondere höchstens 40%, insbesondere höchstens 30%, insbesondere höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% der Abmessungen der Apertur der Projektionsoptik 9 im Bereich der Pupillenebene 26 auf. Um eine große Vielfalt von abzubildenden Strukturen und/oder Settings zu ermöglichen, ist eine Obskuration von weniger als 30% vorteilhaft. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, Systeme mit größerer Obskuration auszubilden, die dann jedoch nur einen eingeschränkten Bereich von Strukturen abbilden können.
In der Pupillenebene 26, insbesondere im Bereich der Halteposition der Obskurationsblende 29, weist das Beleuchtungssetting 25 eine Intensitätsverteilung mit einer Maximalintensität I_max auf.
In der 2a ist ein Y-Dipol-Beleuchtungssetting 25 dargestellt, wobei zur Verdeutlichung die Bilder der 0. Beugungsordnung 34 sowie der 1. und –1. Beugungsordnung 35 schematisch dargestellt sind. Das Dipol-Y-Beleuchtungssetting 25 zeichnet sich dadurch aus, dass das Bild der Lichtquellen in der Pupillenebene 2 in y-Richtung beabstandete, einander bezüglich des Hauptstrahls des zentralen Objektfeldpunktes gegenüberliegende Bereiche aufweist. Die Bereiche sind insbesondere spiegelsymmetrisch zum Hauptstrahl des zentralen Objektfeldpunktes ausgebildet. Die Bilder der Beugungsordnungen 35 werden durch Beugung an horizontalen und vertikalen Strukturen des Retikels 7 im Objektfeld 5 erzeugt.
Erfindungsgemäß sind die Haltevorrichtung 30 und das Beleuchtungssetting 25 derart aneinander angepasst, dass der Bereich an dem die Intensität des Beleuchtungssettings 25 größer ist als eine Grenzintensität I_lim, und die Haltevorrichtung 30 überlappungsfrei sind. Hierbei gilt insbesondere I_lim < 0,1 I_max. Selbstverständlich kann auch eine andere Grenzintensität I_lim gewählt werden. Es gilt insbesondere I_lim ≤ 0,05 I_max, insbesondere I_lim ≤ 0,01 I_max insbesondere I_lim ≤ 0,001 I_max.
Für die Anpassung der Haltevorrichtung 30 und des Beleuchtungssettings 25 aneinander kann insbesondere die Anordnung der Haltestreben 33 an die spezifischen Details der Intensitätsverteilung eines bestimmten Beleuchtungssettings 25 angepasst werden. Beispielsweise können für unterschiedliche Beleuchtungssettings 25 in Kombination mit bestimmten abzubildenden Strukturen jeweils eigens daran angepasste Haltevorrichtungen 30 vorgesehen sein. Die Obskurationsvorrichtung 28 ist insbesondere austauschbar ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Haltevorrichtung 30 auch verstellbar, insbesondere rotierbar ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Haltevorrichtung 30 durch einfaches Verdrehen von einem Y-Dipol-Beleuchtungssetting 25, wie in der 2a dargestellt, an ein X-Dipol-Beleuchtungssetting 25, wie in 2b dargestellt, angepasst werden.
In den 3a bis 3d ist eine alternative Ausführungsform einer Obskurationsvorrichtung 36 dargestellt. Hierbei ist die Haltevorrichtung 30 an ein Beleuchtungssetting 25 mit Quadrupolstruktur angepasst. Die Haltevorrichtung 30 weist vier Haltestreben 33 auf. Im Gegensatz zu der Haltevorrichtung 30 gemäß den 2a und 2b sind die Haltestreben 33 gleichmäßig über den Umfang der Halteringe 31, 32 verteilt angeordnet. Die Haltevorrichtung 30 gemäß den 3a bis 3d weist somit eine vierzählige Drehsymmetrie auf.
Die Haltevorrichtung 30 kann zur Anpassung an die Art des Quadrupols, insbesondere zur Anpassung an einen sogenannten C-Quad, wie in 3a dargestellt, bzw. an einen Quasar, wie in 3b bis 3d dargestellt, um eine Achse parallel zur Projektionsrichtung 27 gedreht werden.
Wie zuvor sind die Bereiche, an denen die Intensität des Beleuchtungssettings 25 größer ist als die Grenzintensität I_lim, und die Haltevorrichtung 30 überlappungsfrei.
Eine weitere Ausbildung einer Obskurationsvorrichtung 37 ist in den 4a bis 4e dargestellt. Die Obskurationsvorrichtung 37 weist nur zwei Haltestreben 33 auf. Hierdurch ist die Haltevorrichtung 30 der Obskurationsvorrichtung 37 sowohl an Beleuchtungssettings 25 mit Dipolstruktur, insbesondere mit beliebiger Orientierung, als auch an Beleuchtungssettings 25 mit Quadrupolstruktur, insbesondere mit einer beliebigen Orientierung, anpassbar.
Die Haltevorrichtung 30 der Obskurationsvorrichtung 37 weist eine zweizählige jedoch keine vierzählige Drehsymmetrie auf.
Eine weitere Möglichkeit, wie die Haltevorrichtung 30 und das Beleuchtungssetting 25 in Kombination mit bestimmten abzubildenden Strukturen aneinander angepasst werden können, ist in den 5a bis 5c dargestellt. Bei einem vollständig annularen Beleuchtungssetting 25 trifft notwendigerweise ein Teil, der EUV-Strahlung 14 des Beleuchtungssettings 25 auf die radial verlaufenden Haltestreben 33. Um eine Beeinträchtigung der Abbildungsgüte zu reduzieren, kann das Beleuchtungssetting 38 an die Ausbildung der Haltevorrichtung 30 angepasst werden. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, das Beleuchtungssetting 38 derart an die vorgegebene Ausbildung der Haltevorrichtung 30 anzupassen, dass die Intensitätsverteilung des Beleuchtungssettings 38 an der Halteposition der Obskurationsvorrichtung 37 in den Bereichen, an denen die Haltestreben 33 der Haltevorrichtung 30 verlaufen kleiner ist als die vorhergehend definierte Grenzintensität I_lim. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, ein annulares Setting, wie in 5a dargestellt, durch ein geschlitztes annulares Setting, wie in 5b dargestellt, zu ersetzen.
Zur Anpassung des Beleuchtungssettings 38 kann einerseits eine gezielte Anordnung der Pupillenfacetten 24 auf dem Pupillenfacettenspiegel 18 vorgesehen sein. Hierbei sind auf dem Pupillenfacettenspiegel 18 insbesondere facettenfreie Bereiche derart ausgebildet und angeordnet, dass das Bild des Beleuchtungssettings in der Pupillenebene 26 weitgehend strahlungsfreie Bereiche zur Anordnung der Haltevorrichtung 30 aufweist. Unter weitgehend strahlungsfreien Bereichen, seien hierbei Bereiche verstanden, in welchen die Intensität des Beleuchtungssettings 38 kleiner ist als die Grenzintensität I_lim. Diese weitgehend strahlungsfreien Bereiche erstrecken sich insbesondere von der Obskurationsblende 29 geradlinig, radial zur Projektionsrichtung 27, bis zum äußeren Haltering 31.
Um eine verlustfreie Einstellung des Beleuchtungssettings 38 zu ermöglichen, sollten die Facetten 23 des Feldfacettenspiegels 17 schaltbar ausgeleuchtet werden, sodass diese das auf sie einfallende Licht jeweils auf eine geeignete Pupillenfacette 24 des Pupillenfacettenspiegels 18 umlenken.
Andererseits ist es möglich, zur Anpassung des Beleuchtungssettings 38 an die Ausbildung der Haltevorrichtung 30 ein Abschattungselement 39 in der Beleuchtungsoptik 4 anzuordnen. Mit anderen Worten weist die Beleuchtungsoptik 4 in diesem Fall das Abschattungselement 39 zur Abschattung des Beleuchtungssettings 38 auf, wobei mittels des Abschattungselements 39 das Beleuchtungssetting 38 an die Ausbildung der Haltevorrichtung 30 der Obskurationsvorrichtung 28, 37 angepasst ist.
Das Abschattungselement 39 kann insbesondere im Strahlengang zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 18 und der Übertragungsoptik 19, insbesondere dem Spiegel 20 angeordnet sein. Das Abschattungselement 39 ist vorteilhafterweise derart angeordnet, dass es vom Strahlengang in der Beleuchtungsoptik 4 genau einmal gekreuzt wird.
Es kann auch vorteilhaft sein, das Abschattungselement 39 in der Nähe des Pupillenfacettenspiegels 18 anzuordnen.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/069725 A1 [0003, 0040]
US 6859515 B2 [0030]

Claims

Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) für eine Projektionsoptik (9) einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) mit – einer Obskurationsblende (29) zur Obskuration eines Teils von zur Abbildung eines Beleuchtungsfeldes (5) in ein Bildfeld (10) dienender Strahlung und – einer Haltevorrichtung (30) zur Anordnung der Obskurationsblende (29) in der Projektionsoptik (9), – wobei die Haltevorrichtung (30) eine zweizählige Drehsymmetrie aufweist.
Obskurationsvorrichtung (36) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) eine vierzählige Drehsymmetrie aufweist.
Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) mindestens zwei geradlinig ausgebildete Haltestreben (33) umfasst.
Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (29) kreisförmig ausgebildet ist.
Optisches System für die EUV-Projektions-Mikrolithographie mit – einer Beleuchtungsoptik (4) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (5) in einer Retikelebene (6) umfassend – mindestens einen Facettenspiegel (18) mit einer Vielzahl von Facettenelementen (24) zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtkanälen, wobei mittels der Lichtkanäle ein bestimmtes Beleuchtungssetting (25) des Beleuchtungsfeldes (5) erzeugbar ist, und – einer Projektionsoptik (9) zur Abbildung des Beleuchtungsfeldes (5) entlang einer Projektionsrichtung (27) in ein Bildfeld (10) in einer Bildebene (11) umfassend – eine Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche mittels der Haltevorrichtung (30) an einer Halteposition im Bereich einer Pupillenebene (26) im Abbildungsstrahlengang in der Projektionsoptik (9) angeordnet ist.
Optisches System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) austauschbar ist.
Optisches System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) um eine Achse senkrecht zur Pupillenebene (26) in welcher die Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) angeordnet ist, drehbar ist.
Optisches System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) und das Beleuchtungssetting (25) derart aneinander angepasst sind, dass eine Intensität des Beleuchtungssettings (25) an der Halteposition eine Maximalintensität I_max und eine Grenzintensität I_lim < 0,1 I_max aufweist, und der Bereich, an dem die Intensität des Beleuchtungssettings (25) größer ist als die Grenzintensität I_lim, und die Haltevorrichtung (30) überlappungsfrei sind.
Optisches System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssetting (25) derart an eine vorgegebene Ausbildung der Haltevorrichtung (30) angepasst ist, dass in den Bereichen, an denen die Haltestreben (33) der Haltevorrichtung (30) verlaufen, die Intensitätsverteilung des Beleuchtungssettings (25) kleiner ist als eine Grenzintensität I_lim von höchstens 10% einer Maximalintensität I_max des Beleuchtungssettings (25), I_lim < 0,1 I_max.
Optisches System gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Beleuchtungssettings (25) eine gezielte Anordnung der ausgeleuchteten Facettenelemente (24) auf dem mindestens einen Facettenspiegel (18) vorgesehen ist.
Optisches System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptik (4) ein Abschattungselement (39) zur Abschattung des Beleuchtungssettings (25) aufweist, mittels welchem das Beleuchtungssetting (25) an die Ausbildung der Haltevorrichtung (30) der Obskurationsvorrichtung (28; 36; 37) angepasst ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit – einem optischen System nach einem der vorhergehenden Ansprüche und – einer EUV-Lichtquelle (3).
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 12 – Bereitstellen eines Substrats (12), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels (7) mit abzubildenden Strukturen, – Projizieren mindestens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht mittels der Projektionsbelichtungsanlage (1) – Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Schicht.
Bauteil hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch (13).