DE102011006003A1

DE102011006003A1 - Beleuchtungsoptik zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie

Info

Publication number: DE102011006003A1
Application number: DE102011006003A
Authority: DE
Inventors: Johannes Ruoff; Heiko Feldmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-05-16

Abstract

Bei einer Beleuchtungsoptik (4) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) sind Mittel (29; 8; 17; 18; 33 bis 40) vorgesehen, mittels welchen die Hauptstrahlrichtung (CRD) an einen vorgegebenen Wert (CRDopt) angepasst werden kann. Hierdurch wird die Kompatibilität der EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil.
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen mit unterschiedlicher numerischer Apertur sind bekannt. Es gibt beispielsweise große UV-Projektionsbelichtungsanlagen mit einer numerischen Apertur von 0,25. Andere weisen eine numerische Apertur von 0,3 auf. Üblicherweise weisen derartige Anlagen entsprechend auch unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen auf. Weiterhin weisen derartige Anlagen Komponenten auf, welche jeweils für eine bestimmte Hauptstrahlrichtung optimiert sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine flexible Beleuchtungsoptik für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsoptik mit einer variablen, veränderbaren Hauptstrahlrichtung auszubilden. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Beleuchtungsoptik in Kombination mit Komponenten, welche für unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen optimiert sind, zu verwenden. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik besteht insbesondere darin, dass diese in Kombination mit Retikeln, welche für bestimmte, unterschiedliche Beleuchtungs-Hauptstrahlwinkel optimiert wurden, gleichermaßen eingesetzt werden kann, ohne die Abbildungsqualität negativ zu beeinflussen. Insbesondere können Retikel mit Strukturen, welche für ein Beleuchtungssystem älterer Generation optimiert wurden, genauso gut in Kombination mit der neuen, erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik und auch in Kombination mit einer Projektionsbelichtungsanlage neuerer Generation verwendet werden.
Als Hauptstrahlrichtung eines Strahlenbündels zur Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes mit der Beleuchtungsoptik bzw. als Hauptstrahlrichtung der Beleuchtungsoptik wird die Richtung, ausgehend von einem beliebigen Punkt im Beleuchtungsfeld, d. h. auf dem Retikel, insbesondere ausgehend von einem zentralen Beleuchtungsfeldpunkt, durch das geometrische Zentrum der beleuchtungsseitigen Apertur bezeichnet. Die Hauptstrahlrichtung wird in der Regel in Bezug auf eine Beleuchtungsfeldebene oder Objektebene angegeben, in der das Beleuchtungsfeld liegt, in der also das Retikel anordenbar ist.
Durch eine dezentriert im Strahlenbündel des Beleuchtungslichts angeordnete Aperturblende gemäß Anspruch 2 kann das geometrische Zentrum des Strahlenbündels auf eine Weise beeinflusst und damit die Hauptstrahlrichtung angepasst werden. Eine dezentrierte Anordnung einer Aperturblende bezeichnet hierbei eine Anordnung, bei welcher das geometrische Zentrum, insbesondere der Schwerpunkt, der Öffnung dieser Aperturblende nicht mit dem des abzublendenden Strahlenbündels übereinstimmt. Im Falle einer kreisförmigen Aperturblende und/oder einem Strahlenbündel mit kreisförmigem oder kreisringförmigem Querschnitt ist das geometrische Zentrum derselben gerade der Mittelpunkt dieses Kreises.
Gemäß Anspruch 3 kann zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung ein Facetten-Spiegel verkippbar ausgebildet sein. Auch dies ermöglicht auf eine einfache Weise eine Anpassung der Hauptstrahlrichtung. Bei dem verkippbaren Facetten-Spiegel kann es sich um den Feldfacetten-Spiegel oder den Pupillenfacetten-Spiegel handeln. Es kann auch vorgesehen sein, sowohl den Feldfacetten-Spiegel als auch den Pupillenfacetten-Spiegel verkippbar auszubilden.
Gemäß Anspruch 4 ist zumindest ein Teil der Facetten-Elemente des mindestens einen Facetten-Spiegels derart verkippbar, dass der Mittelpunkt der Beleuchtungspupille hierdurch in Richtung senkrecht zum Hauptstrahl verschiebbar ist. Es können insbesondere sämtliche Facetten-Elemente verkippbar sein. Es ist insbesondere vorgesehen, die Facetten-Elemente des Pupillenfacetten-Spiegels oder des Feldfacetten-Spiegels verkippbar auf diesem anzuordnen. Bevorzugt werden sowohl der Pupillenfacetten-Spiegel als auch der Feldfacetten-Spiegel mit verkippbaren Facetten-Elementen ausgebildet. Mit einer derartigen Beleuchtungsoptik kann sowohl die Intensität als auch die Beleuchtungswinkelverteilung im Objektfeld variabel eingestellt und somit an vorgegebene Randbedingungen angepasst werden.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Beleuchtungssystem und eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithografie entsprechend zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 gelöst. Die Vorteile entsprechen denen, die für die Beleuchtungsoptik beschrieben wurden.
Gemäß Anspruch 7 weist die Projektionsbelichtungsanlage einen verkippbar ausgebildeten Retikelhalter auf. Hierdurch ist es möglich, die Richtung des am Retikel reflektierten Hauptstrahls des Beleuchtungssystems an eine vorgegebene Richtung anzupassen. Der Retikelhalter kann insbesondere derart verkippt werden, dass die Richtung des am Retikel reflektierten, beleuchtungsseitig angepassten Hauptstrahls in der Projektionsoptik gerade mit der Richtung des ursprünglichen, das heißt nicht-angepassten, reflektierten Hauptstrahls in der Projektionsoptik zusammenfällt. Hierzu muss der Retikelhalter gerade um die Hälfte des Betrags, um welchen die Hauptstrahlrichtung verschwenkt wird, verkippt werden.
Dies ist insbesondere zur Vermeidung eines Telezentriefehlers in der Projektionsoptik vorteilhaft.
Gemäß Anspruch 8 ist vorgesehen, eine Aperturblende in einer Blendenebene dezentriert in der Projektionsoptik anzuordnen. Hierdurch werden die Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik verbessert. Die Aperturblende ist insbesondere in einer Pupillenebene in der Projektionsoptik angeordnet. Die Aperturblende ist insbesondere derart dezentriert in der Projektionsoptik angeordnet, dass ihr geometrisches Zentrum, insbesondere im Falle einer kreisförmigen Blende ihr Mittelpunkt, gerade mit dem Schnittpunkt der vorgegebenen Hauptstrahlrichtung und der Blendenebene zusammenfallt.
Um eine derartige Blende in der Projektionsoptik anordnen zu können, ist die Projektionsoptik derart ausgelegt, dass der Strahlengang im Bereich der Blendenebene, insbesondere im Bereich der Pupillenebene, frei von außen zugänglich ist.
Zur Korrektes der Intensitätsverteilung im Objektfeld kann gemäß Anspruch 9 ein Filter in der Projektionsoptik vorgesehen sein. Dieser ist insbesondere in der Blendenebene, vorzugsweise in der Pupillenebene, angeordnet. Der Filter ist an die unterschiedlichen Hauptstrahlrichtungen anpassbar. Er ist insbesondere austauschbar.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Hauptstrahlrichtung des Beleuchtungssystems an die, hiervon gegebenenfalls abweichende, Hauptstrahlrichtung, für welche ein bestimmtes Retikel optimiert ist, anzupassen.
Hierdurch wird insbesondere eine Kompatibilität unterschiedlicher Beleuchtungssysteme und unterschiedlicher Retikel erreicht.
Gemäß Anspruch 11 ist zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung des Beleuchtungssystems ein Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 5 vorgesehen. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend Geschilderten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Verwendung der Projektionsbelichtungsanlage sowie ein durch das Verfahren hergestelltes Bauelement anzugeben. Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß gelöst durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 12 und ein Bauteil nach Anspruch 13.
Die Vorteile dieser Gegenstände entsprechen denjenigen, die bereits vorstehend diskutiert wurden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 schematisch an einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 eine schematische Darstellung des am Retikel reflektierten Strahlenbündels mit hervorgehobener Hauptstrahlrichtung zur Verdeutlichung der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung gemäß 2, wobei der Retikelhalter verkippbar ist,
4a, b schematische Darstellungen eines Pupillenfacettenspiegels in zwei unterschiedlichen Beleuchtungssettings,
5 eine schematische Aufsicht auf einen aus Einzelspiegeln aufgebauten Facettenspiegel zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1,
6 eine Ansicht eines Ausschnitts einer Einzelspiegel-Zeile des Facettenspiegels nach 5 aus Blickrichtung VI in 5 und
7 bis 9 schematisch verschiedene Formen einer aus den Einzelspiegeln der in 5 dargestellten Einzelspiegel-Zeile gebildeten Zeilen-Reflexionsfläche in drei verschiedenen Konfigurationen,
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 in 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 23 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 auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Im Folgenden wird der prinzipielle Aufbau des Feldfacettenspiegels 17 und des Pupillenfacettenspiegels 18 beschrieben.
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 Feldfacetten 23 auf. Die Facetten 23 sind jeweils rechteckig ausgebildet. Sie weisen ein Aspektverhältnis von mindestens 1:2, insbesondere mindestens 1:3, vorzugsweise mindestens 1:5 auf. Das Aspektverhältnis der Facetten 23 entspricht dem Aspektverhältnis des Objektfeldes 5. Die Feldfacetten 23 dienen der Erzeugung von sekundären Lichtquellen. Diese werden mittels des Pupillenfacettenspiegels 18 in die Objektebene 6 abgebildet. Hierbei bilden jeweils eine Feldfacette 23 mit einer zugehörigen Pupillenfacette 24 einen Lichtkanal aus. Die Strahlung 14 von der Strahlungsquelle 3 wird somit in ein Strahlungsbündel mit einer Vielzahl von Lichtkanälen zerlegt.
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 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.
Die Feldfacetten 23 dienen zusammen mit Pupillenfacetten 24 des Pupillenfacettenspiegels 18 der Erzeugung eines definierten Beleuchtungssettings zur Beleuchtung und Ausleuchtung des Objektfeldes 5.
Das Beleuchtungssetting umfasst ein Strahlenbündel 25, von welchem zur Veranschaulichung der Erfindung in den 2 und 3 jeweils Randstrahlen 26 und ein Hauptstrahl 27 dargestellt sind. Der Hauptstrahl 27 der Beleuchtungsoptik 4 trifft unter einem Einfallswinkel, dem sogenannten Hauptstrahlwinkel (chief ray angle, CRA), auf das Retikel 7. Der Hauptstrahlwinkel (CRA) ist mit anderen Worten der Winkel, welchen ein Schwerpunktstrahl des Strahlenbündels 25 mit einer senkrecht zum Retikel 7 und zum Retikelhalter 8 verlaufenden Normalen 28 einschließt.
Zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung kann, wie in 2 schematisch dargestellt, eine Blende, insbesondere eine Aperturblende 29 in der Beleuchtungsoptik 4 vorgesehen sein, welche dezentriert im Strahlenbündel 25 angeordnet ist. Die Aperturblende 29 ist vorzugsweise dem Pupillenfacetten-Spiegel 18 nachgeordnet. Sie ist insbesondere pupillennah angeordnet. Eine pupillennahe Anordnung einer Blende B liegt vor, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: P(B) = D(SA)/(D(SA) + D(CR)) > 0,5.
Hierbei ist D(SA) der Subaperturdurchmesser eines von einem Objektfeldpunkt ausgehenden Strahlenbüschels am Ort der Blende B, und D(CR) ist der maximale Abstand von Hauptstrahlen eines effektiven Objektfeldes, gemessen in einer Referenzebene des optischen Systems, im Bereich der Blende B. Bei der Referenzebene kann es sich um eine Symmetrie- oder um eine Meridionalebene des optischen Systems handeln. Die Definition des Parameters P(B) entspricht derjenigen die in der WO 2009/024164 A1 angegeben ist. In einer Feldebene gilt P(B) = 0. In einer Pupillenebene gilt P(B) = 1.
Damit die Aperturblende 29 im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet werden kann, ist dieser in zumindest einer Ebene, insbesondere in einer Pupillenebene, frei von außen zugänglich.
Die Aperturblende 29 weist insbesondere eine runde, insbesondere kreisförmige Blendenöffnung 30 auf. Die Blendenöffnung 30 kann auch oval, insbesondere elliptisch, oder polygonal sein. Durch die Blendenöffnung 30 wird der die Aperturblende 29 passierende Teil der Strahlung 14 im Strahlenbündel 25 definiert. Durch die Aperturblende 29 wird insbesondere aus dem Strahlenbündel 25 mit einer gegebenen numerischen Apertur NA₀ ein Teilbündel mit einer kleineren numerischen Apertur NA₁ < NA₀ herausgeschnitten. Durch eine dezentrierte Anordnung der Aperturblende 29 im Strahlenbündel 25, d. h. durch eine Anordnung bei welcher das geometrische Zentrum, insbesondere der Schwerpunkt, insbesondere der Mittelpunkt der Blendenöffnung 30, nicht mit dem des Strahlenbündels 25 vor dessen Durchtritt durch die Aperturblende 29 zusammenfällt, wird die Hauptstrahlrichtung vom ursprünglichen Wert CRD₀ auf einen neuen Wert CRD₁ angepasst. Entsprechend wird der ursprüngliche Hauptstrahlwinkel CRA₀ an einen neuen, zum neuen Hauptstrahl 27 ₁ zugehörigen Hauptstrahlwinkel CRA₁ angepasst.
Da auch die Projektionsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1 für eine bestimmte Hauptstrahlrichtung CRD₀ optimiert ist, kann eine beleuchtungsseitige Anpassung der Hauptstrahlrichtung CRD, welche nach Reflexion der Beleuchtungsstrahlung 14 am Retikel 7 zu einer entsprechenden Veränderung der Hauptstrahlrichtung CRD in der Projektionsoptik 9 in eine neue Hauptstrahlrichtung CRD₁ führt, zu Beeinträchtigungen der Abbildungsqualität der Projektionsoptik 9 führen. Um dies zu vermeiden, kann der Retikelhalter 8, wie in 3 schematisch dargestellt, verkippbar ausgebildet sein. Hierdurch ist es möglich, durch Verkippen des Retikelhalters 8 und damit des Retikels 7, den am Retikel 7 reflektierten angepassten Hauptstrahl 27, an die Richtung ursprünglichen des Hauptstrahls 27 ₀ eines zentralen Bildfeldpunktes in der Projektionsoptik 9 anzupassen. Durch ein Verkippen des Retikels 7 mittels des verkippbaren Retikelhalters 8 ist es somit möglich, den beleuchtungsseitig angepassten Hauptstrahl 27 wieder telezentrisch in die Projektionsoptik 9 einzufädeln und so die bildseitige Telezentrie wiederherzustellen. Für eine Erläuterung der Telezentrie sei beispielsweise auf die DE 10 2009 055 549 A1 verwiesen.
Hierbei kann der Retikelhalter 8 um einen Verkippwinkel α verkippt werden, welcher gerade halb so groß ist wie der Winkel zwischen dem alten beleuchtungsseitigen Hauptstrahl 27 ₀ und dem neuen beleuchtungsseitigen Hauptstrahl 27 ₁. Der Verkippwinkel α liegt im Bereich von 0,1° bis 5°, insbesondere im Bereich von 0,3° bis 3°, insbesondere im Bereich von 0,5° bis 2°.
Vorzugsweise ist der Waferhalter 13 entsprechend dem Retikelhalter 8 um den Verkippwinkel α verkippbar ausgebildet. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass eine schräge Objektlage, d. h. eine Verkippung der Objektebene 6, auch eine schräge Bildlage, d. h. eine Verkippung der Bildebene 11 zur Folge hat.
Eine weitere, alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung CRD besteht darin, mindestens einen der Facetten-Spiegel 17, 18 verkippbar auszubilden. Es kann insbesondere der Feldfacetten-Spiegel 17 verkippbar ausgebildet sein. Insbesondere kann durch die Verkippung des Feldfacettenspiegels 17 von einer ersten Kippstellung in eine zweite Kippstellung die von einer gegebenen Feldfacette 23 reflektierte Strahlung 14 in unterschiedliche Pupillenfacetten 24 reflektiert werden und dadurch unterschiedliche Objektfeld-Ausleuchtungskanäle 31 beaufschlagt werden. Die unterschiedlichen Objektfeld-Ausleuchtungskanäle 31 können unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen CRD₁ bzw. CRD₂ aufweisen. Somit kann die Hauptstrahlrichtung CRD durch Verkippen des Feldfacetten-Spiegels 17 angepasst werden. Entsprechend kann auch der Pupillenfacetten-Spiegel 18 oder sowohl der Feldfacetten-Spiegel 17 als auch der Pupillenfacetten-Spiegel 18 verkippbar ausgebildet sein. Eine Verkippung des Feldfacetten-Spiegels 17 macht in der Regel eine geeignete Anpassung, insbesondere eine Verkippung weiterer optischer Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 notwendig.
Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit, die Hauptstrahlrichtung CRD von einem Wert CRD₀ an einen vorgegeben Wert CRD_opt ≠ CRD₀ anzupassen, besteht darin, zumindest einen Teil der Facetten 23, 24 des mindestens einen Facetten-Spiegels 17, 18 verkippbar auszubilden. Die Facetten 23, 24 sind insbesondere derart verkippbar, dass das dadurch erhaltbare Beleuchtungssetting eine neue Hauptstrahlrichtung CRD_opt aufweist. Es ist insbesondere möglich, die Feldfacetten 23 des Feldfacetten-Spiegels 17 verkippbar auszubilden.
Durch eine Verkippung der Feldfacetten 23 des Feldfacetten-Spiegels 17 lassen sich unterschiedliche Pupillenfacetten 24 auf den Pupillenfacetten-Spiegel 18 auswählen, welche die von den Feldfacetten 23 erzeugten sekundären Lichtquellen in die Objektebene 6 abbilden. Hierdurch lässt sich insbesondere die Einfallswinkelverteilung und damit die numerische Apertur und/oder die Hauptstrahlrichtung CRD des Beleuchtungssettings flexibel anpassen. Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Konzepts sind in den 4a und 4b zwei unterschiedliche Beleuchtungssettings exemplarisch dargestellt. Hierbei sind ausgeleuchtete Pupillenfacetten 24 ₁ schraffiert dargestellt, während nicht ausgeleuchtete Pupillenfacetten 24 ₀ leer, d. h. nicht schraffiert, dargestellt sind.
Bei dieser Ausführungsform kann auf die Aperturblende 29 verzichtet werden. Selbstverständlich kann auch bei der Ausführungsform mit verkippbaren Feldfacetten 23 eine Aperturblende 29 vorgesehen sein.
Der Facetten-Spiegel mit den verkippbaren Facetten kann auch ein Facettenspiegel eines spekularen Reflektors sein. Ein Facettenspiegel mit verkippbaren Einzelfacetten kann auch Teil eines spekularen Reflektors sein, der beispielsweise in der US 2006/0132747 A1 beschrieben ist. Es kann vorgesehen sein, nur einen Teil beispielsweise höchstens 30%, höchstens 50% oder höchstens 70% der Feldfacetten 23 verkippbar auszubilden. Es kann auch vorgesehen sein, sämtliche Feldfacetten 23 verkippbar auszubilden. Für Details des Feldfacetten-Spiegels 17 mit verkippbaren Feldfacetten 23 sei auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen. Diese Details werden zusammenfassend noch einmal anhand der 5 bis 9 erläutert. 5 zeigt Details des Aufbaus des Feldfacetten-Spiegels 17 in einer stark schematischen Darstellung. Eine gesamte Reflexionsfläche 32 des Feldfacetten-Spiegels 17 ist zeilen- und spaltenweise unterteilt in ein Raster aus Einzelspiegeln 33. Die Einzelreflexions-Flächen der individuellen Einzelspiegel 33 können insbesondere plan sein. Eine Einzelspiegel-Zeile 34 weist eine Mehrzahl direkt nebeneinander liegender Einzelspiegel 33 auf. Die Anzahl der Einzelspiegel 33 in einer Einzelspiegel-Zeile 34 kann im Bereich von 10 bis 1000 liegen. Im dargestellten Beispiel haben die Einzelspiegel 33 eine quadratische Form. Andere Formen sind ebenso möglich. Die Form der Einzelspiegel 33 ermöglicht vorzugsweise eine lückenlose Abdeckung oder Parkettierung der Reflexionsfläche 32.
Eine Einzelspiegel-Spalte 35 weist ebenfalls eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 33 auf. Die Anzahl der Einzelspiegel 33 je Einzelspiegel-Spalte 35 liegt insbesondere im Bereich von 10 bis 1000. Das Verhältnis der Anzahl an Einzelspiegel-Spalten 35 zu Einzelspiegel-Zeilen 34 liegt im Bereich von 1:1 bis 100:1, insbesondere im Bereich von 4:1 bis 30:1.
Die Einzelspiegel 33 weisen jeweils einen Durchmesser im Bereich von 100 μm bis 5 mm, insbesondere im Bereich von 500 μm bis 2 mm auf. Der gesamte Feldfacetten-Spiegel 17 weist einen Durchmesser im Bereich von 100 mm bis 1.000 mm, insbesondere im Bereich von 300 mm bis 600 mm auf.
Jeder der Einzelspiegel 33 ist zur individuellen Ablenkung von auftreffendem Beleuchtungslicht 14 jeweils mit einem Aktor bzw. einem Aktuator 36 verbunden, wie in der 5 anhand zweier in einer Ecke links unten der Reflexionsfläche 32 angeordneten Einzelspiegel 33 gestrichelt angedeutet und näher in der 6 anhand eines Ausschnittes einer Einzelspiegel-Zeile 34 dargestellt. Die Aktuatoren 36 sind auf der einer reflektierenden Seite der Einzelspiegel 33 abgewandten Seite jedes der Einzelspiegel 33 angeordnet. Die Aktuatoren 36 können beispielsweise als Piezo-Aktuatoren ausgeführt sein. Ausgestaltungen derartiger Aktuatoren sind vom Aufbau von Mikrospiegel-Arrays her bekannt.
Die Aktuatoren 36 der Einzelspiegel-Zeile 34 sind jeweils über Signalleitungen 37 mit einem Zeilen-Signalbus 38 verbunden. Jeweils einem der Zeilen-Signalbusse 38 ist eine Einzelspiegel-Zeile 34 zugeordnet. Die Zeilen-Signalbusse 38 der Einzelspiegel-Zeilen 34 sind ihrerseits mit einem Haupt-Signalbus 39 verbunden. Letzterer steht mit einer Steuereinrichtung 40 in Signalverbindung. Die Steuereinrichtung 40 ist insbesondere zur reihenweise, also zeilen- oder spaltenweise, gemeinsamen Ansteuerung der Einzelspiegel 33 ausgeführt.
Jeder der Einzelspiegel 33 ist individuell unabhängig um zwei senkrecht aufeinanderstehende Kippachsen verkippbar, wobei eine erste dieser Kippachsen parallel zur x-Achse und die zweite dieser beiden Kippachsen parallel zur y-Achse verläuft. Die beiden Kippachsen liegen in den Einzel-Reflexions-Flächen der jeweiligen Einzelspiegel 33. Zusätzlich können die Aktuatoren 36 noch eine individuelle Verlagerung der Einzelspiegel 33 in z-Richtung ermöglichen. Die Einzelspiegel 33 sind also separat voneinander ansteuerbar längs einer Normalen auf die Reflexionsfläche 32 verlagerbar. Hierdurch kann die Topografie der Reflexionsfläche 32 insgesamt verändert werden. Dies ist stark schematisch beispielhaft anhand der 7 bis 9 dargestellt.
7 zeigt einen Ausschnitt einer Einzelspiegel-Zeile 34, wobei alle Einzelspiegel 33 dieser Einzelspiegel-Zeile 34 über die Steuereinrichtung 40 und die Aktuatoren 36 in die gleiche absolute z-Position gestellt sind. Es resultiert eine plane Zeilen-Reflexionsfläche der Einzelspiegel-Zeile 34.
8 zeigt eine Ansteuerung der Einzelspiegel 33 der Einzelspiegel-Zeile 34, bei der der mittige Einzelspiegel 33 _m gegenüber benachbarten Einzelspiegeln 33 _r1, 33 _r2, 33 _r3 in negativer z-Richtung versetzt eingestellt ist. Hierdurch ergibt sich eine Stufenanordnung, die zu einem entsprechenden Phasenversatz der auf die Einzelspiegel-Zeile 34 nach 8 auftreffenden EUV-Strahlung 14 führt.
9 zeigt eine Ansteuerung der Einzelspiegel 33 des dargestellten Ausschnitts einer Einzelspiegel-Zeile 34 derart, das insgesamt eine konvex geformte Einzelspiegel-Zeile 34 resultiert.
Entsprechende Formgestaltungen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 8 und 9 erläutert, sind nicht auf die x-Dimension beschränkt, sondern können, je nach Ansteuerung über die Steuereinrichtung 40, auch über die y-Dimension des Feldfacettenspiegels 17 fortgesetzt werden.
Durch die individuelle Ansteuerung der Aktuatoren 36 über die Steuereinrichtung 40 ist eine vorgegebene Gruppierung der Einzelspiegel 33 in Einzelspiegel-Gruppen aus mindestens je zwei Einzelspiegeln 33 einstellbar, wobei jeweils eine Einzelspiegel-Gruppe eine Feld-Einzelfacette 23 des Feldfacettenspiegels 17 vorgibt.
Insgesamt lassen sich die aus den Einzelspiegeln 33 zusammengesetzten Feldfacetten 23 des Feldfacetten-Spiegels 17 mittels der Steuereinrichtung 40 sehr flexibel ausrichten. Hierdurch ist eine entsprechend flexible Kanalzuordnung bzw. -aufteilung des Beleuchtungslichts 15 in der Beleuchtungsoptik 4 möglich.
Die vorstehend beschriebene Ausbildung des Feldfacetten-Spiegels 17 mit Feldfacetten 23, welche aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln 33 bestehen, kann entsprechend auch für die Ausbildung des Pupillenfacetten-Spiegels 18 vorgesehen sein. Insbesondere können auch die Pupillenfacetten 24 aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln 33 gebildet sein, welche mittels von einer Steuereinrichtung 40 steuerbaren Aktuatoren 36 verkippbar sind.
Für weitere Details der Facetten-Spiegel 17, 18 sei auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Der Feldfacetten-Spiegel 17 und/oder der Pupillenfacetten-Spiegel 18 sind somit in Form eines Multi- bzw. Mikrospiegel-Arrays (MMA) ausgebildet. Der Feldfacetten-Spiegel 17 und/oder der Pupillenfacetten-Spiegel 18 sind insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet.
Weiterhin kann vorgesehen sein, in der Projektionsoptik 9 eine Aperturblende 41 anzuordnen. Die Aperturblende 41 ist vorzugsweise in der Nähe einer Pupillenebene 42, insbesondere in der Pupillenebene 42, angeordnet. Für die pupillennahe Anordnung der Aperturblende 41 und für deren Ausbildung sei auf die Beschreibung der Apterublende 29 in der Beleuchtungsoptik 4 verwiesen. Die Aperturblende 41 der Projektionsoptik 9 ist insbesondere ebenfalls dezentriert in der Projektionsoptik 9 angeordnet. Im Falle eines verkippbaren Retikelhalters 8 kann die Aperturblende 41 der Projektionsoptik 9 selbstverständlich zentriert in der Projektionsoptik 9 angeordnet sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, in der Projektionsoptik 9 mindestens einen Filter 43 zur Anpassung des Apodisierungsverlaufs anzuordnen. Der Filter 43 ist insbesondere im Bereich der Aperturblende 41, insbesondere im Bereich der Pupillenebene 42, angeordnet. Der Filter 43 ist insbesondere an Beleuchtungssettings mit unterschiedlicher Hauptstrahlrichtung (CRD) und/oder numerischer Apertur anpassbar. Er kann insbesondere austauschbar sein.
Der Filter 43 kann als Transmissions- oder Reflexionselement ausgeführt sein. Er kann insbesondere als für die EUV-Strahlung 14 halbtransparente Membran ausgebildet sein. Unterschiedliche Transmissionsgrade können entweder durch Bilden von Löchern in dieser Membran oder durch lokales Aufbringen von absorbierenden Schichten bzw. Strukturelementen bewirkt werden. Die Membran kann aus Silizium gebildet sein. Sie weist insbesondere eine Dicke von weniger als 200 nm auf.
Selbstverständlich können die unterschiedlichen Ausführungsformen zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung CRD an einen vorgegebenen Wert CRD_opt beliebig miteinander kombiniert werden. So können insbesondere Aperturblenden 29, 41 in der Beleuchtungsoptik 4 bzw. Projektionsoptik 9 bei allen Ausführungsformen vorgesehen sein. Außerdem ist bei allen Ausführungsformen ein verkippbarer Retikelhalter 8 zur telezentrischen Einfädelung des Hauptstrahls 27 in die Projektionsoptik 9 vorteilhaft.
Mittels der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 1, welche im Ausgangspunkt für einen Hauptstrahlwinkel CRD₀ optimiert ist, kann auch ein Retikel 7, dessen Strukturen für eine hiervon abweichende Hauptstrahlrichtung CRD_opt = CRD₁ ≠ CRD₀ optimiert sind, zur Projektion auf den Wafer 12 verwendet werden, ohne dass dies zu Einbußen in der Abbildungsqualität führt. Hierzu wird die Hauptstrahlrichtung CRD₀ der Projektionsbelichtungsanlage 1 mittels eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Mittel zu Anpassung der Hauptstrahlrichtung CRD an den vorgegebenen Wert CRD_opt angepasst.
Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 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 mithilfe 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

US 6859515 B2 [0033]
DE 102007041004 A1 [0039]
WO 2009/024164 A1 [0044]
DE 102009055549 A1 [0047]
US 2006/0132747 A1 [0054]
DE 102008009600 A1 [0054, 0067]

Claims

Beleuchtungsoptik (4) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (5) in einer Retikelebene (6) mit EUV-Strahlung (14), mit – mindestens einem Facetten-Spiegel (17, 18) mit einer Vielzahl von Facetten-Elementen (23, 24) zur Erzeugung eines definierten Beleuchtungssettings zur Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes (5) mit einem Strahlenbündel (25) mit einem Hauptstrahl (27) mit einer Hauptstrahlrichtung (CRD), – gekennzeichnet durch Mittel zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung (CRD) relativ zum Beleuchtungsfeld (5) an einen vorgegebenen Wert (CRD_opt).
Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung (CRD) eine Aperturblende (29) vorgesehen ist, welche dezentriert im Strahlenbündel (25) angeordnet ist.
Beleuchtungsoptik (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung (CRD) der mindestens einen Facetten-Spiegel (17, 18) verkippbar ist.
Beleuchtungsoptik (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung (CRD) zumindest ein Teil der Facetten-Elemente (23, 24) des mindestens einen Facetten-Spiegels (17, 18) derart verkippbar ist, dass das dadurch erhaltbare Beleuchtungssetting eine neue Hauptstrahlrichtung CRD_opt aufweist.
Beleuchtungssystem (2) mit – einer Beleuchtungsoptik gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und – einer EUV-Lichtquelle (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die EUV-Mikrolithographie mit – einem Beleuchtungssystem (2) gemäß Anspruch 5 und – einer Projektionsoptik (9) zur Abbildung des Beleuchtungsfeldes (5) in ein Bildfeld (10).
Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Retikelhalter (8), welcher zur Ausrichtung des an einem Retikel (7) reflektierten Hauptstrahls (27) des Beleuchtungssystems (2) in eine vorgegebene Richtung verkippbar ausgebildet ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, gekennzeichnet durch eine Aperturblende (41), welche in einer Blendenebene in der Projektionsoptik (9) angeordnet ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens einen Filter (43) in der Projektionsoptik (9) zur Anpassung des Apodisierungsverlaufs, wobei der mindestens eine Filter (43) insbesondere in der Blendenebene angeordnet ist.
Verfahren zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (5) in einer Retikelebene (6) mit EUV-Strahlung (14) mit einem definierten Beleuchtungssetting mit einer bestimmten Hauptstrahlrichtung (CRD) umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Beleuchtungssystems (2) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (5) in einer Retikelebene (6) mit EUV-Strahlung (14) mit einer veränderbaren Hauptstrahlrichtung (CRD), – Bereitstellen eines Retikels (7) in der Retikelebene (6), wobei das Retikel (7) für eine bestimmte Hauptstrahlrichtung (CRD_opt) optimiert ist, – Anpassen der Hauptstrahlrichtung (CRD) des Beleuchtungssystems (2) an die Hauptstrahlrichtung (CRD_opt).
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Hauptstrahlrichtung (CRD) des Beleuchtungssystems (2) an die Hauptstrahlrichtung (CRD_opt) ein Beleuchtungssystem (2) gemäß Anspruch 5 vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, – Bereitstellen eines Substrats (12) mit einer EUV-Strahlungsempfindlichen Beschichtung, – Bereitstellen eines Retikels (7) mit abzubildenden Strukturen, – Projizieren mindestens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der EUV-strahlungsempfindlichen Beschichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage (1), – Entwickeln der EUV-strahlungsempfindlichen Beschichtung.
Bauteil hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12.