DE102011004326A1

DE102011004326A1 - Optische Baugruppe für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie

Info

Publication number: DE102011004326A1
Application number: DE201110004326
Authority: DE
Inventors: Dr. Degünther Markus; Frank Schlesener
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-08-23

Abstract

Eine optische Baugruppe für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie dient zur Ausleuchtung eines Objektfeldes mit einem Bündel von Beleuchtungslicht (2), wobei im Objektfeld abzubildende Strukturen eines Objektes anordenbar sind. Die optische Baugruppe hat eine das Bündel des Beleuchtungslichts (2) reflektierende Bündelführungseinrichtung (29) mit steuerbar angetriebenen Beeinflussungskomponenten (30) zur steuerbaren Beeinflussung von reflektierten Teilbündeln (31, 32) des Bündels des Beleuchtungslichts (2) derart, dass eine Bündel-Intensitätsver-teilung über eine Variations Objektfelddimension (x) vorgegeben variiert werden kann. Eine Steuereinrichtung (37) dient zur Vorgabe der Bündel-Intensitätsverteilung, die mit den Beeinflussungskomponenten (30) in Signalverbindung steht. Die optische Baugruppe kann Bestandteil einer Beleuchtungsoptik, eines optischen Systems mit einer solchen Beleuchtungsoptik und einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen optischen System sein. Die optische Baugruppe ermöglicht eine verbesserte Ortsauflösung einer Intensitätsbeeinflussung von Beleuchtungslicht über eine Variations-Objektfelddimension.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Baugruppe für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie zur Ausleuchtung eines Objektfeldes mit einem Bündel von Beleuchtungslicht. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik mit einer derartigen optischen Baugruppe, eine optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils mit Einsatz einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes Bauteil.
Optische Baugruppen für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie sind bekannt beispielsweise aus der WO 2009/100856 A1 und der US 7,551,263 B2 . Aus der EP 0 952 491 A2 ist eine Einrichtung zur Beeinflussung einer Intensitätsverteilung einer Ausleuchtung eines Objektfeldes über eine Objektfelddimension bekannt, die auch als UNICOM bezeichnet ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ortsauflösung einer Intensitätsbeeinflussung von Beleuchtungslicht über eine Variations-Objektfelddimension, also über diejenige Objektfelddimension, über die durch Variation der Intensität des Beleuchtungslichts eine vorgegebene Intensitätsverteilung eingestellt werden soll, zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine optische Baugruppe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Reflexion des Beleuchtungslichts in der optischen Baugruppe zur Variation der Bündel-Intensitäts-verteilung des Beleuchtungslichts über die Variations-Objektfelddimension genutzt werden kann. Hierbei kann durch Verkippen eines reflektierenden Elements der optischen Baugruppe die Reflexion beeinflusst werden. Auch andere Beeinflussungen der reflektierten Teilbündel über die Beeinflussungskomponenten der Bündelführungseinrichtung alternativ oder zusätzlich zum Verkippen eines reflektierenden Elements sind möglich. Bei dem steuerbaren Antrieb kann es sich um einen Piezoantrieb oder um einen elektrostatischen Antrieb der Beeinflussungskomponente handeln. Die Bündelführungseinrichtung kann neben einer Reflexionsfläche, an der die Reflexionsbeeinflussung durch die steuerbar angetriebenen Beeinflussungskomponenten geschieht, auch zusätzlich eine plane Reflexionsfläche aufweisen, so dass das Bündel des Beleuchtungslichts nach der Bündelführungseinrichtung im Wesentlichen die gleiche Strahlrichtung hat wie vor der Bündelführungseinrichtung Dies kann zur nachträglichen Integration der optischen Baugruppe in eine bereits bestehende Beleuchtungsoptik genutzt werden. Durch eine derartige Bündelführungseinrichtung lässt sich über die Variations-Objektfelddimension eine hohe Ortsauflösung hinsichtlich einer vorgebbaren Bündel-Intensitätsverteilung gewährleisten. Eine Ortsauflösung einer Intensitätsvorgabe des Beleuchtungslichts über die Variations-Objektfelddimension, die besser ist als 5%, die besser ist als 4%, die besser ist als 3%, die besser ist als 2%, die besser ist als 1%, ist möglich.
Eine Zeilen-Anordnung der Beeinflussungskomponenten nach Anspruch 2 ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Vorgabe der Bündel-Intensitäts-verteilung. Die Beeinflussungskomponenten können nebeneinander längs einer Richtung angeordnet sein, die parallel zur Variations-Objektfeld-dimension angeordnet ist oder eine Richtungskomponente in Richtung dieser Dimension hat.
Eine Anordnung der Beeinflussungskomponenten in mehreren Zeilen nach Anspruch 3 erhöht die Variationsmöglichkeiten zur Einstellung einer vorgegebenen Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfeld-dimension.
Eine versetzte Anordnung der Beeinflussungskomponenten nach Anspruch 4 ermöglicht eine Ortsauflösung bei der Vorgabe der Bündel-Intensitäts-verteilung über die Variations-Objektfelddimension, die höher ist als eine alleine über eine Dimensionierung der Beeinflussungskomponenten erreichbare Ortsauflösung. Ein Versatz benachbarter Zeilen kann bei N Zeilen 1/N oder 1/N + 1 mal einer Breite der Beeinflussungskomponente in Richtung der Variations-Objektfelddimension oder in einer für die Vorgabe der Bündel-Intensitätsverteilung wirksamen Projektionsrichtung sein. Eine Richtung des Versatzes kann eine Richtungskomponente parallel zur Richtung der Variations-Objektfelddimension haben.
Eine Erstreckung der Beeinflussungskomponente nach Anspruch 5 hat sich zur Erzielung einer ausreichenden Ortsauflösung einer Beeinflussung der Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension als ausreichend herausgestellt. Über die Anordnung der reflektierenden Bündelführungseinrichtung im Strahlengang der optischen Baugruppe lässt sich eine in Richtung der Variations-Objektfelddimension effektiv wirksame Erstreckung der Beeinflussungskomponenten erzielen, die nochmals geringer ist als die tatsächliche, absolute Breite der Beeinflussungskomponenten. Eine Breitenerstreckung der Beeinflussungskomponenten muss also nicht parallel zur Erstreckung der Variations-Objektfelddimension verlaufen. Eine Erstreckung der Beeinflussungskomponenten kann höchstens 0,8 mm, kann höchstens 0,6 mm, kann höchstens 0,5 mm, kann höchstens 0,25 mm oder kann höchstens 0,1 mm betragen.
Eine Ausgestaltung des Bündelführungseinrichtung als Spiegelarray nach Anspruch 6 ermöglicht durch Ablenkung von Teilbündeln des Beleuchtungslichts eine Beeinflussung des Beleuchtungslichts zur Vorgabe des Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension mit geringen Verlusten oder eine Beeinflussung, bei der Beleuchtungslicht, das zur Variation der Bündel-Intensitätsverteilung beeinflusst wurde, insbesondere anderweitig, beispielsweise zu Detektionszwecken, genutzt werden kann. Einzelspiegel des Spiegelarrays können als Mikrospiegel ausgeführt sein. Das Spiegelarray kann als MEMS-Spiegelarray ausgeführt sein. Anstelle eines Arrays mit zeilen- und spaltenweise angeordneten Einzelspiegeln kann das Spiegelarray auch als einzelne Spiegelzeile ausgeführt sein. Eine derartige Ausführung ist insbesondere für Wellenlänge des Beleuchtungslichts im EUV geeignet.
Eine Ausführung des Bündelführungseinrichtung nach Anspruch 7 ist insbesondere für Wellenlängen des Beleuchtungslichts in DUV geeignet. Unbeeinflusst wird die Totalreflexion an der Reflexionsfläche des durchlässigen Körpers genutzt. Hierdurch wird ein hoher Beleuchungslicht-Durchsatz erreicht. Durch Beeinflussung der evaneszenten Wellen der Teilbündel kann eine vorgegebene Schwächung des jeweiligen Teilbündels erreicht werden. Hierdurch wird die Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension vorgegeben variiert.
Eine Ausgestaltung der Beeinflussungskomponenten nach Anspruch 8, insbesondere eine Gestaltung in Form von Mikroprismen, ermöglicht, eine entsprechend hohe Ortsauflösung des Antriebs der Beeinflussungskörper vorausgesetzt, eine feine Intensitätsbeeinflussung des Beleuchtungslichts. Diese Beeinflussung ist abhängig vom Abstand der Beeinflussungskörper zur Reflexionsfläche.
Eine durchlässige Gestaltung der Beleuchtungskörper nach Anspruch 9, insbesondere eine Gestaltung in Form von Mikrostäben, ermöglicht eine Nutzung auch des durch die Reflexionsfläche des durchlässigen Körpers hindurch gelassenen Beleuchtungslichtanteils.
Ein Überwachungssensor nach Anspruch 10 kann so angeordnet sein, dass er durch die Reflexionsfläche durchgelassene Anteile des Beleuchtungslichts nutzt. Der Sensor kann an eine Wand des Beeinflussungskörpers angekoppelt sein.
Eine Beleuchtungsoptik nach Anspruch 11, ein optisches System nach Anspruch 12, eine Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eine Herstellungsverfahren nach Anspruch 14 und ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement bzw. Bauteil nach Anspruch 15 hat die Vorteile, die vorstehend unter Bezugnahme auf die optische Baugruppe bereits erläutert wurden. Die optische Baugruppe kann bei der DUV- und auch bei der EUV-Projektionsbelichtung genutzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
1: schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
2: stärker im Detail einen Ausschnitt einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1
3: eine Ausführung zweier zueinander paralleler Reflexionsflächen, die anstelle entsprechender Reflexionsflächen der Beleuchtungsoptik nach 2 zum Einsatz kommen können, wobei eine der Reflexionsflächen als Bündelführungseinrichtung mit einem Spiegel-Array ausgeführt ist;
4: eine weitere Ausführung für die beiden zueinander parallelen Reflexionsflächen der Beleuchtungsoptik nach 2, ausgestattet als für Beleuchtungslicht durchlässiger Körper, als Bestandteil einer weiteren Variante einer Bundelführungseinrichtung;
5: eine Bündelführungseinrichtung mit dem durchlässigen Körper nach 4 mit einer Ausführung von steuerbaren Beeinflussungskomponenten in Form von steuerbar verlagerbaren Beeinflussungskörpern, ausgeführt als Mikroprismen;
6: in einer zu 5 ähnlichen Darstellung den durchlässigen Körper mit einer weiteren Variante von Beeinflussungskomponenten in Form von für das Beleuchtungslicht durchlässigen Beeinflussungskörpern, ausgeführt als Mikrostäbe; und
7: eine Aufsicht auf eine Array-Anordnung, wobei als Array-Elemente Spiegel des Spiegel-Arrays nach 3 oder Beeinflussungskomponenten nach den 5 oder 6 zum Einsatz kommen können.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Dargestellt ist eine Strahlführung für Beleuchtungslicht 2 mit brechenden Komponenten. In der 1 ist der Verlauf von Koma-Strahlen zweier randseitiger Feldpunkte dargestellt. Alternativ zu einer brechenden, also refraktiven Ausführung der Strahlführungskomponenten können einzelne oder alle der dargestellten Komponenten auch als reflektive Komponenten zum Einsatz kommen. Refraktive Komponenten können bei einen Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts 2 beispielsweise von 193 nm, also bei einer DUV-Wellenlänge, eingesetzt werden. Reflektive Komponenten können auch bei kleineren Wellenlängen, insbesondere bei EUV-Wellenlängen des Beleuchtungslichts 2 im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm zum Einsatz kommen.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft in 1 nach oben. Die y-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene auf den. Betrachter zu. Die z-Achse verläuft in der 1 nach rechts, senkrecht zur Objektebene 7 und zur Bildebene 13.
Ein Beleuchtungssystem 3 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Lichtquelle 4 zur Erzeugung des Beleuchtungslichts 2 eine Beleuchtungsoptik 5 zur Belichtung eines Objektfeldes 6 in einer Objektebene 7. Beleuchtet wird hierbei ein im Objektfeld 6 angeordnetes Retikel 8, das auch als Maske oder als Objekt bezeichnet wird. Das Retikel 8 wird von einem schematisch dargestellten Retikel-Halter 9 gehalten, der auch als Objekthalter bezeichnet wird.
Ein optisches System 10 der Projektionsbelichtungsanlage 1 beinhaltet neben der Beleuchtungsoptik 5 noch ein Projektionsobjektiv 11 zur Abbildung des Objektfeldes 6 in ein Bildfeld 12 in einer Bildebene 13. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 8 auf eine lichtempfindliche Schicht eines Abschnitts eines im Bereich des Bildfeldes 12 in der Bildebene 13 angeordneten Wafers 14, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Wafer-Halter 15 gehalten ist. Der Retikel-Halter 9 und der Wafer-Halter 15 werden bei der Projektionsbelichtung in einer Objekt-Verlagerungsrichtung längs der y-Richtung synchron zueinander gescannt. Auch eine schrittweise Verlagerung ist anstelle eines kontinuierlichen Scanvorgangs bei der Projektionsbelichtung möglich.
Bei der Lichtquelle 4 kann es sich um eine DUV-Lichtquelle zur Erzeugung einer Beleuchtungslicht-Wellenlänge von 193 nm oder um eine andere DUV-Lichtquelle handeln. Bei der Lichtquelle 4 kann es sich alternativ um eine EUV-Lichtquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm handeln. Es kann sich hierbei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine DPP-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 oder auf einem Linearbeschleuniger basiert, ist als EUV-Lichtquelle für die Lichtquelle 4 einsetzbar. Das Beleuchtungslicht 2 trifft im Strahlengang nach der Lichtquelle 4, gegebenenfalls nach entsprechender Aufbereitung, zunächst auf ein erstes Rasterelement 16 zur Pupillenformung. Nach dem Rasterelement 16 durchtritt das Beleuchtungslicht 2 eine Kollimatorlinse 17.
Das Rasterelement 16 sorgt für eine Pupillenformung, des Beleuchtungslichts 2, stellt also eine vorgegebene Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung des Objektfeldes 6 zur Verfügung.
Nach Durchtritt durch die Kollimatorlinse 17 durchtritt das Beleuchtungslicht 2 ein weiteres Rasterelement 18, das zur Feldformung dient, also zur Vorgabe einer Berandungsform des Objektfeldes 6.
Die beiden Rasterelemente 16, 18 können in Form eines Wabenkondensors gestaltet sein, der beispielsweise in der WO 2005/015314 A2 und den dort angegebenen Referenzen beschrieben ist. Mindestens eines der beiden Rasterelemente 16, 18 kann als diffraktives Element ausgeführt sein. Sofern als das Beleuchtungslicht 2 EUV-Licht zum Einsatz kommt, können zur Pupillen- und Feldformung anstelle der Rasterelemente 16, 18 ein Feldfacettenspiegel und ein Pupillenfacettenspiegel zum Einsatz kommen, wie dies beispielsweise in der US 6,452,661 , der US 6,195,201 und den dort angegebenen Referenzen beschrieben ist. Weitere Gestaltungen entsprechender Beleuchtungsoptiken sind beschrieben in der WO 2009/100856 A1 und der US 7,551,263 B2 .
Nach dem feldformenden Rasterelement 18 durchtritt das Beleuchtungslicht 2 einen Kondensor 19, durchtritt anschließend eine Zwischenbildebene 20, in der eine Blende zur Feldmaskierung, also zur exakten Vorgabe einer Feldberandung, angeordnet ist, die in der Figur nicht dargestellt und als ReMa-Blende (Reticel Masking) bezeichnet ist. Nach der Zwischenbildebene 20 durchtritt das Beleuchtungslicht ein abbildendes Objektiv 21, das in der 1 durch zwei Linsen 22, 23 angedeutet ist. Nach dem abbildenden Objektiv 21 ist im Strahlengang des Beleuchtungslichts 2 das Objektfeld 6 angeordnet.
2 zeigt einen Ausschnitt der Beleuchtungsoptik 5 zwischen dem feldformenden Rasterelement 18 und der Objektebene 7. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. In der 2 ist der Verlauf von jeweils drei Beleuchtungslichtstrahlen, nämlich zweier Koma-Strahlen und eines Hauptstrahls, dargestellt, die von zwei randseitigen Feldpunkten ausgehen.
In der 2 ist zwischen dem Kondensor 19 und der abbildenden Optik 21 ein für das Beleuchtungslicht 2 durchlässiger Körper 24 dargestellt, der in der Meridionalebene nach 2 einen Parallelogramm-Querschnitt aufweist. In der 1 ist der durchlässige Körper 24 weggelassen. Der durchlässige Körper 24 hat eine Lichteintrittsfläche 25, die senkrecht zur z-Achse verläuft. Eine Lichtaustrittsfläche 26 des durchlässigen Körpers 24 verläuft in der Zwischenbildebene 20. Die Lichteintrittsfläche 25 und die Lichtaustrittsfläche 26 tragen eine Antireflex-Beschichtung für das Beleuchtungslicht 2.
Im durchlässigen Körper 24 werden die Strahlen des Beleuchtungslichts 2 an zwei gegenüberliegenden und zueinander parallelen Reflexionsflächen 27, 28 reflektiert. An den Reflexionsflächen 27, 28 geschieht eine Reflexion des Beleuchtungslichts 2 an der Grenzfläche zum optisch dünneren Medium. Ohne weitere Beeinflussung des Beleuchtungslichts 2 ist dies eine Totalreflexion.
Der durchlässige Körper 24 ist als Prisma aus DUV-durchlässigem Glas oder aus DUV-durchlässigem Kristall ausgeführt. Der durchlässige Körper 24 kann einen Brechungsindex n von beispielsweise 1,5 aufweisen. Der durchlässige Körper 24 kann aus amorphem Quarz bestehen und hat insbesondere für die Wellenlängen 193 nm und 248 nm eine hohe Transmission.
Der durchlässige Körper 24 ist Bestandteil einer ein Bündel des Beleuchtungslichts 2 reflektierenden Bündelführungseinrichtung 29, mit der das, Bündel des Beleuchtungslichts 2 derart steuerbar beeinflusst werden kann, dass eine Bündel-Intensitätsverteilung im Objektfeld über eine Variations-Objektfelddimension, im dargestellten Fall über die x-Dimension, variiert werden kann.
Zur Bündelführungseinrichtung 29, für die ein Ausführungsbeispiel in der 5 dargestellt ist, gehören weiterhin steuerbar angetriebene Beeinflussungskomponenten 30 zur steuerbaren Beeinflussung reflektierter Teilbündel des Beleuchtungslichts 2, von denen in der 5 zwei Teilbündel 31, 32 dargestellt sind. Die Beeinflussungskomponenten 30 nach 5 sind als Beeinflussungskörper in Form von Mikroprismen ausgeführt. Jedes dieser Mikroprismen 30 hat einen Beeinflussungskopf 33 mit einer der Reflexionsfläche 28 zugewandten Stempelfläche 34. Die Stempelflächen 34 verlaufen parallel zur Reflexionsfläche 28. In einer Projektion auf die Reflexionsfläche 28 sind die Stempelflächen 34 quadratisch bzw. rechteckig direkt aneinander angrenzend ausgeführt.
Die Beeinflussungsköpfe 33 werden jeweils getragen von Haltestiften 35, die jeweils mit einer Mikroprismen-Antriebseinheit 36 in Antriebsverbindung stehen. Jeder der Beeinflussungskomponenten 30 ist dabei eine eigene Antriebseinheit 36 zugeordnet. Alle Antriebseinheiten 36 stehen mit einer Steuereinrichtung 37 in Signalverbindung. Über die Antriebseinheiten 36 ist eine Verlagerung der Beeinflussungskomponenten 30 längs der x-Richtung (Doppelpfeile 38) möglich. Je nach der durch die Steuereinrichtung 37 vorgebbaren Verlagerungsposition ergibt sich ein individueller Abstand der Beeinflussungsflächen 34 der Beeinflussungskomponenten 30 zur Reflexionsfläche 28. Die Steuereinrichtung 37 dient zur Vorgabe einer Intensitätsverteilung des Bündels des Beleuchtungslichts 2 in einer Variations-Objektfelddimension, im dargestellten Ausführungsbeispiel in der x-Richtung.
Bis auf eine der Beeinflussungskomponenten 30, die in 5 mit der Bezugsziffer 30a gekennzeichnet ist, sind alle in der 5 dargestellten Beeinflussungskomponenten 30 in eine Neutralposition verlagert. In der Neutralposition der Beeinflussungskomponenten 30 relativ zur Reflexionsfläche 28 ist der Abstand zwischen der jeweiligen Beeinflussungsfläche 34 und der Reflexionsfläche so groß, dass die Beeinflussungskomponenten 30 die bei der Totalreflexion der Teilbündel des Beleuchtungslichts 2 an der Reflexionsfläche 28 vorliegenden evaneszenten Wellen nicht beeinflussen. Entsprechend resultiert eine verlustfreie Totalreflexion. Dies ist in der 5 am Beispiel des Teilbündels 31 dargestellt.
Ausgehend von der Neutralstellung können die Beeinflussungskomponenten 30 über die Antriebseinrichtungen 36 näher an die Reflexionsfläche 28 herangefahren werden. Unterhalb eines Abstandes im Bereich von etwa der halben Wellenlänge des Beleuchtungslichts 2 beginnt eine entsprechend nahe an die Reflexionsfläche 28 herangefahrene Beeinflussungsfläche 34 die evaneszente Welle und damit die Totalreflexion eines Teilbündels zu beeinflussen, das an der Reflexionsfläche 28 im Bereich der herangefahrenen Beeinflussungsfläche 34 reflektiert wird. Dies ist in der 5 am Beispiel des Teilbündels 32 dargestellt. Dargestellt ist die Situation, bei der das Teilbündel 32 praktisch vollständig, anstelle von der Reflexionsfläche 28 reflektiert zu werden, die Reflexionsfläche 28 und auch für das Beleuchtungslicht 2 durchlässigen Beeinflussungskopf 33 der Beeinflussungskomponente 30a durchtritt. Das Teilbündel 32 trägt dann nicht zur Belichtung des Objektfeldes 6 bei. An der x-Position des Objektfeldes 6, an der das Teilbündel 32 unbeeinflusst das Objektfeld 6 erreichen würde, fehlt nun Beleuchtungslicht-Intensität. Die Bündelführungseinrichtung 29 mit den Beeinflussungskomponenten 30 kann auf diese Weise zu einer Korrektur einer Intensitätsverteilung einer Ausleuchtung des Objektfeldes 6 in der x-Richtung, also senkrecht zur Objekt-Verlagerungsrichtung, herangezogen werden.
7 zeigt schematisch in einer Projektion senkrecht zu einer x'y-Ebene in der 5 eine Rasteranordnung der Beeinflussungskomponenten 30. Die x'y-Ebene liegt parallel zu den Reflexionsflächen 27, 28 des durchlässigen Körpers 24. Die Projektionsebene, die in der 7 zu sehen ist, verläuft also parallel zur Reflexionsfläche 28. Zu sehen sind die quadratischen Beeinflussungsflächen 34 der Beeinflussungskomponenten 30. Die x'-Richtung schließt zur x-Richtung einen Winkel ein, der zwischen fünfundvierzig Grad und neunundvierzig Grad liegt. Dargestellt sind in der 7 insgesamt elf längs der x'-Richtung verlaufende Zeilen z₁ bis z₁₁ der Beeinflussungskomponenten 30. Jede der Zeilen z₁ bis z₁₁ hat 20 in der x'-Richtung nebeneinander liegende Beeinflussungskomponenten 30. In der 7 sind einige der Beeinflussungskomponenten 30 mit einer i,j-Indizierung hervorgehoben. Eine Beeinflussungskomponente 30 _i,j ist in der Zeile i an der Stelle j in der 7 von links her betrachtet angeordnet. Benachbarte Beeinflussungskomponenten 30 _i,j und 30 _i,j+1 sind um ein Zehntel einer Breite x₀ gegeneinander versetzt. Dieser Versatz ist in der 7 mit v₀ bezeichnet. Es gilt also: 10v₀ = x₀. Die Beeinflussungsfläche 34 der Beeinflussungskomponente 30 _11,j ist also gegenüber der Beeinflussungsfläche 34 der Beeinflussungskomponente 30 _1,j um genau eine Komponentenbreite x₀ längs der x'-Richtung versetzt.
Der Versatz benachbarter Zeilen kann bei N Zeilen also ein 1/N oder 1/N – 1 mal die Breite der Beeinflussungskomponente 30 in der Variations-Objektfelddimension x bzw. x' sein.
Die Beeinflussungsflächen 34 der Beeinflussungskomponenten 30 haben in der x'-Richtung und in der y-Richtung eine quadratische Erstreckung jeweils höchstens 1 mm. Flächengrößen von 1 mm × 1 mm von 0,5 mm × 0,5 mm oder von 0,1 mm × 0,1 mm sind beispielhaft möglich. Auch rechteckige x'y-Flächenerstreckungen mit unterschiedlichen Seitenlängen der Beeinflussungsflächen 34 in der x'-Richtung einerseits und in der y-Richtung andererseits sind möglich, wobei es auf die y-Erstreckung bei der Vorgabe einer Variation der Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension x durch die Bündelführungseinrichtung 29 nicht ankommt.
Die Beeinflussungskomponenten 30, 39 sind zur steuerbaren Beeinflussung von evaneszenten Wellen der an der Reflexionsfläche 28 reflektierten Teilbündel (vgl. Teilbündel 31, 32) des Bündels des Beleuchtungslichts 2 ausgeführt.
Die Beeinflussungskomponenten 30 bzw. 39 sind vom optisch dünneren Medium, nämlich der den durchlässigen Körper 24 umgebenden Atmosphäre oder dem den durchlässigen Körper 24 umgebenden Vakuum, her mit einem steuerbar vorgebbaren Abstand A zur Reflexionsfläche 28 angetrieben verlagerbar.
4 zeigt den durchlässigen Körper 24 perspektivisch und schräg von der Reflexionsfläche 28 her gesehen. Beispielhaft hervorgehoben sind einige Flächenabschnitte 28 _i,j, die als Abschnitte der Reflexionsfläche 28 von den Beeinflussungskomponenten 30 _i,j beeinflusst werden.
Im Unterschied zur Darstellung nach. 4 sind die Beeinflussungskomponenten 30 _i,j in der 7 zeilenweise gegeneinander versetzt dargestellt.
6 zeigt eine Variante der Bündelführungseinrichtung 29 mit als Mikrostäben ausgeführten Beeinflussungskomponenten 39, die anstelle der Beeinflussungskomponenten 30 nach 5 zum Einsatz kommen können. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend in Bezug auf die 1, 2, 4 und 5 bereits erläutert wurden, werden die darin genannten Bezugsziffern nicht nochmals diskutiert.
Die Beeinflussungskörper 39 sind für aufgrund der Beeinflussung durch den jeweiligen Beeinflussungskörper 39 durch die Reflexionsfläche 28 durchgelassene Anteile des Beleuchtungslichts 2 insgesamt durchlässig gestaltet. Dies ist in der 6 wiederum anhand des Teilbündels 32 des Beleuchtungslichts 2 dargestellt.
Bis auf einen ausgewählten Beeinflussungskörper 39a sind, vergleichbar zur Darstellung in der 5, in der 6 alle anderen Beeinflussungskörper 39 in der Neutralposition bzw. Neutralstellung gezeigt. Der Beeinflussungskörper 39a ist mit seiner Beeinflussungsfläche 34 wiederum so nahe an die Reflexionsfläche 28 herangefahren, dass das Teilbündel 32 nicht total an der Reflexionsfläche 28 reflektiert wird, sondern diese durchtritt. Anschließend tritt das Teilbündel 32 über die Beeinflussungsfläche 34 in den Beeinflussungskörper 39a ein und wird an dessen Mantelflächen mehrfach total reflektiert, bis es an der die Beeinflussungsfläche 34 gegenüberliegenden Stirnfläche des Beeinflussungskörpers 39a auf einen hier angeordneten Überwachungssensor 40 trifft, der in der 7 für jede der Beeinflussungskomponenten gestrichelt dargestellt ist. Die jeweils den Beeinflussungskörpern 39 individuell zugeordneten Überwachungssensoren 40 dienen zur Überwachung der Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektdimension x. Die Überwachungssensoren 40 sind an die Stirnwände der Beeinflussungskomponenten 39 angekoppelt.
Über den Überwachungssensor 40 kann auf eine Bündel-Intensitätsver-teilung über die Variations-Objektfelddimension x zurückgeschlossen werden. Hierzu werden in einem ersten Schritt alle Beeinflussungskomponenten 39 in einen gleichen Abstand zur Reflexionsfläche 28, in der eine Totalreflexion beeinflusst wird, gebracht. Anschließend wird die auf die jeweiligen Überwachungssensoren 40 fallende Intensität des Beleuchtungslichts 2 vermessen. Anschließend werden alle Beeinflussungskomponenten 39 in die Neutralstellung verlagert. Die gemessene Intensitätsverteilung ist ein Maß für die Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objekt-felddimension x. An x-Positionen, wo eine zu große Intensität vorliegt, kann dann, gesteuert über die Steuereinrichtung 37, ein Abstand zwischen der Beeinflussungsfläche 34 und der Reflexionsfläche 28 eingestellt werden, der zu einer entsprechenden Teilauskopplung oder vollständigen Auskopplung des auf den dieser Beeinflussungsfläche 34 zugeordneten Abschnitt der Reflexionsfläche 28 entspricht.
Über den Abstand der Beeinflussungsfläche 34 zur Reflexionsfläche 28 kann die Lichtauskopplung von der Reflexionsfläche 28 in die Beeinflussungsflächen 34 und damit die Intensitätsbeeinflussung fein vorgegeben werden. Hierzu ist eine Auflösung des Verlagerungsantriebs durch die Antriebseinrichtungen 36 erforderlich, die im Bereich von Bruchteilen der Wellenlänge des Beleuchtungslichts 2 liegt. Die Antriebseinrichtungen 36 können in Form von Piezoantrieben gestattet sein. Die Antriebseinrichtungen 36 können eine Übersetzungseinheit oder Untersetzungseinheit aufweisen, die eine Längenausdehnung eines Piezokristalls des jeweiligen Piezoantriebs in eine gewünschte Verlagerungs-Wegstrecke übersetzt oder untersetzt. Die Übersetzungseinheit oder Untersetzungseinheit kann in Form einer Hebelmechanik gestaltet sein. Die Hebelmechanik kann mindestens ein Festkörpergelenk aufweisen. Mit den Antriebseinrichtungen 36 lassen sich auf diese Weise Verlagerungsgenauigkeiten im Bereich einzelner Nanometer oder sogar im Sub-Nanometerbereich realisieren. Die Antriebseinrichtungen 36 können eine Positionsregelung aufweisen. In diesem Fall haben die Antriebseinrichtungen 36 einen nicht dargestellten Positionssensor zur Bestimmung eines Ist-Positionswertes und eine ebenfalls nicht dargestellte Regeleinheit zur Regelung des Ist-Positionswertes auf einen vorgegebenen Sollwert. Zu den Antriebseinrichtungen 36 vergleichbare Antriebseinrichtungen sind zur Manipulation von Linsen in Projektionsoptiken der Projektionslithographie bekannt.
Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 5 entfällt die Reflexionsfläche 27. Ein Lichtweg des Beleuchtungslichts 2 wird in diesem Fall um die Reflexionsfläche 28 gefaltet.
3 zeigt eine weitere Ausführung einer Bündelführungseinrichtung 41, die anstelle der beiden vorstehend erläuterten Varianten der Bündelführungseinrichtung 29 in der Beleuchtungsoptik 5 der Projektionsbelichtungsanlage 1 eingesetzt werden kann. Komponenten, die in denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beschreibung der 1, 2 sowie 4 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Anstelle zweier Reflexionsflächen 27, 28, an denen eine Totalreflexion des Beleuchtungslichts 2 stattfindet, hat die Bündelführungseinrichtung 29 eine Spiegelfläche 42 in Form einer Reflexionsfläche eines Spiegels mit Spiegelkörper 43 und ein Spiegelarray 44, wobei Einzelspiegel 45 des Spiegelarrays 44 Beeinflussungskomponenten der Bündelführungseinrichtung 41 nach Art der Beeinflussungskomponenten 30 und 39 der vorstehend beschriebenen Ausführungen darstellen.
Das Spiegelarray 44 ist als MEMS-Micro-Electro-Mechanical-Systems, (Mikroelektromechanische-System) Spiegelarray ausgeführt.
Jeder der Einzelspiegel 45 ist über einen mit diesem mechanisch verbundenen Aktor 46 um eine zur y-Achse parallele Achse verkippbar, wie dies beispielhaft für einen der Einzelspiegel 45 in der 3 dargestellt ist, der mit 45a bezeichnet ist. Jeder der Einzelspiegel 45 ist mit einem individuell zugeordneten Aktor 46 zur individuellen Verkippung des Einzelspiegels 45 ausgerüstet. Die Aktoren 46 der Einzelspiegel 45 des Spiegelarrays 44 stehen mit der Steuereinrichtung 37 in Signalverbindung.
Die Einzelspiegel 45 des Spiegelarrays 44 grenzen aneinander praktisch nahtlos an und bilden in einer Neutralstellung eine Gesamt-Reflexions-fläche, die in ihrer Funktion der Reflexionsfläche 28 des durchlässigen Körpers 24 entspricht. Solange die Einzelspiegel 45 in der Neutralstellung vorliegen, erreicht das Beleuchtungslicht 2, das an diesen Einzelspiegeln 45 reflektiert wird, ähnlich wie dies in der 2 dargestellt ist, das Objektfeld 6. Dies ist in der 3 am Beispiel des Teilbündels 31 dargestellt.
Die Einzelspiegel 45 stellen Beeinflussungskomponenten der Bündelführungseinrichtung 41 dar. Durch Verkippen der Einzelspiegel 45 aus der Neutralstellung kann das dort reflektierte Beleuchtungslicht 2 aus dem Strahlengang der Beleuchtungsoptik 5 hin zum Objektfeld 6 so abgelenkt werden, dass das Objektfeld 6 vom abgelenkten Beleuchtungslicht 2 entweder gar nicht oder an einer anderen x-Position erreicht wird, als bei in Neutralstellung vorliegendem Einzelspiegel 45. Dies ist für das Beispiel „vollständige Ablenkung” anhand des Teilbündels 32, das am Einzelspiegel 45a reflektiert wird, dargestellt. Bei im Vergleich zum Kippwinkel des Einzelspiegels 45a relativ zur Neutralstellung sehr viel kleinerem Kippwinkel ergibt sich eine Situation, bei der ein dort reflektiertes Teilbündel des Beleuchtungslichts 2 gegenüber der x-Position, an der das Teilbündel bei in Neutralstellung vorliegendem Einzelspiegel 45 auf das Objektfeld 6 auftreffen würde, um einen Versatz Δx versetzt auf das Objektfeld 6 auftrifft. Über eine gesteuerte Verkippung der Einzelspiegel 45 durch die Steuereinrichtung 37 lässt sich also wiederum eine Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension x vorgegeben variieren. Dies kann, sofern das Beleuchtungslicht 2 nicht aus dem Strahlengang ganz abgelenkt, sondern lediglich innerhalb des Objektfeldes 6 verlagert wird, praktisch ohne Lichtverlust erfolgen.
Die Einzelspiegel 45 des Spiegelarrays 44 sind zeilen- und spaltenweise nach. Art von Rasterelementen in der x/y-Ebene angeordnet. Diese Anordnung kann ohne Versatz, entsprechend einer Rasterung, wie in 4 für die beeinflussten Abschnitte der Reflexionsfläche 28 dargestellt, oder Zeilenweise versetzt zueinander, wie in der 7 am Beispiel der Beeinflussungskomponente 30 dargestellt, sein. Die Spiegelflächen 42 haben eine Erstreckung in x (x') und y-Richtung, die der Erstreckung der Beeinflussungsflächen 34 der Beeinflussungskomponenten 30 und 39 entsprechen.
Die Einzelspiegel 45 sind als bi-stabile elektrostatisch angetriebene Mikrospiegel ausgeführt. Derartige Mikrospiegel sind dem Fachmann bei Ausführungen zum Aufbau von Beamern bekannt.
Eine Ortsauflösung einer Bündel-Intensitätsvariation über die Variations-Objektfelddimension x, die über die vorstehend erläuterten Ausführungen der Bündelführungseinrichtungen 29 bzw. 41 vorgegeben werden kann, kann besser sein als 4%. Die effektiv wirksame Breite der Beeinflussungskomponenten 30, 39 bzw. 45 in der Variation-Objektfelddimension x kann kleiner sein als 1% der gesamten x-Dimension des Objektfeldes 6. Durch den x-Versatz, wie anhand der 7 beschrieben, kann die x-Auflösung entweder noch weiter gesteigert werden, oder es können bei gleicher Ortsauflösung in der effektiv in der x-Richtung wirkenden Dimension ausgedehntere Beeinflussungskomponenten zum Einsatz kommen.
Bei der Projektionsbelichtung werden zunächst das Retikel 8 und der Wafer 14, der eine für das Beleuchtungslicht 2 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt. Anschließend wird ein Abschnitt des Retikels 8 auf den Wafer 14 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht 2 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 14 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil beispielsweise ein Halbleiterchip hergestellt.
Die vorstehend erläuterten Varianten der Bündelführungseinrichtungen 29 und 41 sind zusammen mit der Steuereinrichtung 37 und gegebenenfalls Überwachungssensoren nach Art der Überwachungssensoren 40 Bestandteile einer optischen Baugruppe 47 für die Beleuchtungsoptik 5 zur vorgegebenen Variation der Bündel-Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 2 über die Variations-Objektfelddimension x. Diese optische Baugruppe 47 hat eine Wirkung, die demjenigen eines UNICOM entspricht, welches beispielsweise in der EP 0 952 491 A2 beschrieben ist, allerdings mit deutlich verbesserter x-Auflösung.
Auch die Ausführung mit der Bundelführungseinrichtung 41 kann einen Überwachungssensor nach Art des Überwachungssensors 40 zur Überwachung der Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension x aufweisen. Der Überwachungssensor 40 kann im Falle der Bündelführungseinrichtung 41 als ein das gesamte Bündel oder eine Bündelausschnitt des Beleuchtungslichts 2 in der x-Richtung z. B. über einen Auskoppel-Strahlteiler erfassender ortsauflösender Sensor, beispielsweise als ein CCD-Sensor ausgeführt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/100856 A1 [0002, 0031]
US 7551263 B2 [0002, 0031]
EP 0952491 A2 [0002, 0065]
WO 2005/015314 A2 [0031]
US 6452661 [0031]
US 6195201 [0031]

Claims

Optische Baugruppe (47) für eine Beleuchtungsoptik (5) für die Projektionslithographie zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (6) mit einem Bündel von Beleuchtungslicht (2), wobei im Objektfeld (6) abzubildende Strukturen eines Objektes (8) anordenbar sind, – wobei die optische Baugruppe (47) aufweist: – eine das Bündel des Beleuchtungslichts (2) reflektierende Bündelführungseinrichtung (29; 41) mit steuerbar angetriebenen Beeinflussungskomponenten (30; 39; 45) zur steuerbaren Beeinflussung von reflektierten Teilbündeln (31, 32) des Bündels des Beleuchtungslichts (2) derart, dass eine Bündel-Intensitätsverteilung über eine Variations-Objektfelddimension (x) vorgegeben variiert werden kann, – eine Steuereinrichtung (37) zur Vorgabe der Bündel-Intensitäts-verteilung, die mit den Beeinflussungskomponenten (30; 39; 45) in Signalverbindung steht.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelführungseinrichtung (29; 41) mindestens eine Zeile (z₁ bis z₁₁) aufweist, in der die Beeinflussungskomponenten (30; 39; 45) nebeneinander angeordnet sind.
Optische Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelführungseinrichtung (29; 41) mehrere Zeilen (z₁ bis z₁₁) aufweist, in denen die Beeinflussungskomponenten (30; 39; 45) nebeneinander angeordnet sind.
Optische Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungskomponenten (30; 39; 45) in benachbarten Zeilen (z₁ bis z₁₁) zueinander versetzt angeordnet sind.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungskomponenten (30; 39; 45) parallel zur Variations-Objektfelddimension (x) eine Erstreckung von höchstens 1 mm haben.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelführungseinrichtung (41) ein Spiegelarray (44) aufweist, wobei zumindest einige der Spiegel (45) des Spiegelarrays (44) die steuerbar angetriebenen Beeinflussungskomponenten (41) darstellen.
Optische Baugruppe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelführungseinrichtung (29) einen für das Beleuchtungslicht (2) durchlässigen Körper (24) aufweist, wobei der durchlässige Körper (24) mindestens eine Reflexionsfläche (28) zur Reflexion am optisch dünneren Medium aufweist, wobei die steuerbar angetriebenen Beeinflussungskomponenten (30; 39) zur steuerbaren Beeinflussung von evaneszenten Wellen der an der Reflexionsfläche (28) reflektierten Teilbündel (31, 32) ausgeführt sind.
Optische Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungskomponenten (30; 39) als Beeinflussungskörper ausgeführt sind, die benachbart zur Reflexionsfläche (28) angeordnet sind und vom optisch dünneren Medium her mit steuerbar vorgebbarem Abstand (A) zur Reflexionsfläche (29) angetrieben verlagerbar sind.
Optische Baugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungskörper (39) für einen aufgrund der Beeinflussung durch den jeweiligen Beeinflussungskörper (39) durch die Reflexionsfläche (28) durchgelassenen Anteil (32) des Beleuchtungslichts (2) durchlässig gestaltet sind.
Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Überwachungssensor (40) zur Überwachung der Bündel-Intensitätsverteilung über die Variations-Objektfelddimension (x).
Beleuchtungsoptik (5) mit einer optischen Baugruppe (47) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Optisches System (10) – mit einer Beleuchtungsoptik (5) nach Anspruch 11, – mit einem Projektionsobjektiv (11) zur Abbildung des Objektfeldes (6) in ein Bildfeld (12) in einer Bildebene (13).
Projektionsbelichtungsanlage (1) – mit einer Lichtquelle (4) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (2); – mit einem optischen System (10) nach Anspruch 12; – mit einem Objekthalter (9) zur Halterung eines Objektes (8) im Objektfeld (6) so, dass abzubildende Objektstrukturen belichtet werden; – mit einem Waferhalter (15) zur Halterung eines Wafers (14) im Bildfeld (12) so, dass die Objektstrukturen auf einen Wafer-abschnitt im Bildfeld (12) abgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (8); – Bereitstellen eines Wafers (14) mit einer für das Beleuchtungslicht (2) lichtempfindlichen Beschichtung, – Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels (8) auf den Wafer (14) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 13, – Entwickeln der mit dem Beleuchtungslicht (2) belichteten lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer (14),
Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.