DE102011076658A1 - Illumination lens for use in projection illumination system for extreme UV-projection lithography for manufacturing e.g. semiconductor chip, has first selection facet comprising larger surface than surfaces of second and third facets - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in welchem ein Objektfeld einer nachfolgenden abbildenden Optik anordenbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements unter Einsatz einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein nach einem solchen Herstellungsverfahren hergestelltes mikro- oder nanostrukturiertes Bauelement. Ferner betrifft die Erfindung einen Pupillenfacettenspiegel als Teil einer Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in welchem ein Objektfeld einer nachfolgenden abbildenden Optik anordenbar ist.The invention relates to an illumination optics for EUV projection lithography for illuminating a lighting field, in which an object field of a subsequent imaging optics can be arranged. Furthermore, the invention relates to an illumination system with such an illumination optical system, a projection exposure apparatus with such an illumination system, a method for producing a microstructured or nanostructured component using such a projection exposure apparatus, and a microstructured or nanostructured component produced by such a fabrication method. Furthermore, the invention relates to a pupil facet mirror as part of an illumination optics for EUV projection lithography for illuminating an illumination field, in which an object field of a subsequent imaging optics can be arranged.
Beleuchtungsoptiken mit zwischen verschiedenen Ausleuchtungs-Kipp-stellungen verlagerbaren ersten Facetten, nämlich verlagerbaren Feldfacetten, sind bekannt aus der
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie zu schaffen, mit der eine flexible Vorgabe von Beleuchtungswinkelverteilungen zur Ausleuchtung des Objektfeldes möglich ist.An object of the invention is to provide an illumination optics for EUV projection lithography, with which a flexible specification of illumination angle distributions for illuminating the object field is possible.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by an illumination optical system with the features specified in claim 1.
Der erste Facettenspiegel kann als in einer Feldebene der Beleuchtung angeordneter Feldfacettenspiegel und der zweite Facettenspiegel kann als in einer Pupillenebene der Beleuchtung angeordneter Pupillenfacettenspiegel der Beleuchtungsoptik ausgeführt sein. Durch die Bereitstellung der dritten Auswahlfacetten ist eine Beleuchtung des zweiten Facettenspiegels über die ersten Facetten des ersten Facettenspiegels möglich, wobei die dritte Ausleuchtungs-Kippstellung des ersten Facettenspiegels in ihrer Kippposition nicht exakt definiert sein muss. Wird in der dritten Ausleuchtungs-Kippstellung des ersten Facettenspiegels eine der dritten Auswahlfacetten beleuchtet, kann eine gewisse Positionsunschärfe der nicht exakt definierten dritten Ausleuchtungs-Kippstellung der ersten Facette toleriert werden, da das von dieser ersten Facette in der dritten Ausleuchtungs-Kippstellung reflektierte EUV-Teilbündel in jedem Fall auf die jeweilige dritte Auswahlfacette der zweiten Facetten des zweiten Facettenspiegels trifft.The first facet mirror can be embodied as a field facet mirror arranged in a field plane of the illumination, and the second facet mirror can be embodied as a pupil facet mirror of the illumination optics arranged in a pupil plane of the illumination. By providing the third selection facets, it is possible to illuminate the second facet mirror via the first facets of the first facet mirror, wherein the third illumination tilt position of the first facet mirror does not have to be exactly defined in its tilted position. If one of the third selection facets is illuminated in the third illumination tilting position of the first facet mirror, a certain positional uncertainty of the not exactly defined third illumination tilting position of the first facet can be tolerated since the EUV partial bundle reflected by this first facet in the third illumination tilting position in any case meets the respective third selection facet of the second facets of the second facet mirror.
Die verschiedenen Auswahlfacetten-Typen des zweiten Facettenspiegels der Beleuchtungsoptik nach Anspruch 2, also die ersten Auswahlfacetten, die zweiten Auswahlfacetten und die dritten Auswahlfacetten, können hinsichtlich ihres Aspektverhältnisses an die jeweiligen Beleuchtungsverhältnisse und insbesondere an eine Genauigkeit einer Vorgabe der jeweiligen Ausleuchtungs-Kippstellungen angepasst sein. Dies erleichtert eine mechanische Auslegung des ersten Facettenspiegels mit den kippbar ausgeführten ersten Facetten.The various types of selection facets of the second facet mirror of the illumination optical system according to
Eine Anordnung der dritten Auswahlfacette nach Anspruch 3 führt nicht zu unerwünscht großen Einflüssen einer Abweichung der exakten Position des Teilbündels auf der Gesamt-Reflexionsfläche der Auswahlfacette, da den Auswahlfacetten im Bereich des Zentrums des zweiten Facettenspiegels in der Regel kleine Beleuchtungswinkel zugeordnet sind und bei kleinen Beleuchtungswinkeln entsprechende Abweichungen aufgrund der Näherung kleiner Winkel nicht oder kaum stören.An arrangement of the third selection facet according to
Eine Unterteilung der Gesamt-Reflexionsfläche der dritten Auswahlfacette nach Anspruch 4 vereinfacht die Gestaltung der Gesamt-Reflexionsfläche mit entsprechender abbildender Wirkung. Die Unterteilung kann durch eine Segmentierung geschehen. Insbesondere kann die Unterteilung in Teil-Reflexionsflächen geschehen, die nebeneinander längs einer Längserstreckung, also längs einer langen Seite der dritten Auswahlfacette, aufgereiht angeordnet sind.A subdivision of the total reflection surface of the third selection facet according to claim 4 simplifies the design of the total reflection surface with a corresponding imaging effect. The subdivision can be done by segmentation. In particular, the subdivision can take place in partial reflection surfaces, which are arranged side by side along a longitudinal extent, that is, along a long side of the third selection facet, lined up.
Eine abbildende Wirkung aller Teil-Reflexionsflächen nach Anspruch 5 führt zu einer gut reproduzierbaren Beleuchtung über die so ausgeführte dritte Auswahlfacette, auch wenn diese an unterschiedlichen Stellen vom Teilbündel beaufschlagt ist. Jede der Teil-Reflexionsflächen kann eine Abbildung der ersten Facetten in das gesamte Objektfeld bewerkstelligen.An imaging effect of all partial reflection surfaces according to
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 6 und einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden.The advantages of a lighting system according to
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8 wird vermieden, dass aufgrund der größeren Ausdehnung der dritten Auswahlfacetten, die dazu führt, dass oftmals nur eine geringere Anzahl derartiger dritter Auswahlfacetten bereitgestellt werden kann, eine zu geringe Gesamt-Beleuchtungsintensität auf dem Objektfeld resultiert. Die dritten Auswahlfacetten werden in diesem Fall intensiver ausgeleuchtet. Eine geringere Anzahl dritter Auswahlfacetten führt dann zu einer Gesamt-Beleuchtungsintensität, die der Gesamt-Beleuchtungsintensität entspricht, die über die ersten Auswahlfacetten und/oder die zweiten Auswahlfacetten erreicht werden kann.In a projection exposure apparatus according to
Eine Ausrichtung der dritten Auswahlfacetten nach Anspruch 9 führt, besonders dann, wenn die Gesamt-Reflexionsfläche der dritten Auswahlfacetten in eine Mehrzahl von Teil-Reflexionsflächen unterteilt sind, die jeweils das gesamte Objektfeld ausleuchten, scanintegriert zu geringeren Auswirkungen verschiedener Auftreffpunkte der Teilbündel auf den dritten Auswahlfacetten und sich hieraus ergebender Abweichungen im Beleuchtungswinkel. Alignment of the third selection facets according to
Die Vorteile eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 10 und eines Bauelements nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik sowie die erfindungsgemäßen Verfahren bereits diskutiert wurden. Es lassen sich auf die herzustellende Bauteilstruktur exakt angepasste Beleuchtungen vorgeben, sodass insbesondere Halbleiterchips mit extrem feinen und insbesondere komplexen Strukturen hergestellt werden können.The advantages of a production method according to
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pupillenfacettenspiegel bereitzustellen, der sehr flexibel über verschiedene Ausleuchtungs-Kippstellungen eines im Strahlengang der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage vorgelagerten Feldfacettenspiegels beleuchtet werden kann.It is a further object of the present invention to provide a pupil facet mirror which can be illuminated very flexibly via different illumination tilt positions of a field facet mirror located in front of the beam path of the illumination optics of the projection exposure apparatus.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Pupillenfacettenspiegel mit den im Anspruch 12 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by a pupil facet mirror having the features specified in
Durch die Bereitstellung von Pupillenfacetten des ersten Aspekt-Typs ist eine Beleuchtung des Pupillenfacettenspiegels mit Feldfacetten eines Feldfacettenspiegels möglich, die mindestens eine Ausleuchtungs-Kippstellung aufweisen, die in ihrer Kippposition nicht exakt definiert ist. Das Aspektverhältnis ist definiert als das Verhältnis der Seitenlänge einer langen Dimension der Gesamt-Reflexionsfläche der Pupillenfacette zur Seitenlänge einer hierzu senkrechten kurzen Dimension der Gesamt-Reflexionsfläche. Die Gesamt-Reflexionsflächen der Pupillenfacetten des ersten Aspekt-Typs können rechteckig, abgerundet rechteckig, länglich gebogen oder auch elliptisch geformt sein. Das erste Aspektverhältnis der Gesamt-Reflexionsfläche einer der Pupillenfacetten des ersten Aspekt-Typs kann größer sein als 1,2, kann größer sein als 1,25, kann größer sein als 1,5, kann größer sein als 2, kann größer sein als 2,5, kann größer sein als 3, kann größer sein als 4, kann größer sein als 5 und kann auch noch größere Werte annehmen. Das weitere Aspektverhältnis der Pupillenfacetten des weiteren Aspekt-Typs, dass sich vom ersten Aspektverhältnis unterscheidet, kann genau gleich 1 sein, aber auch ungleich 1 sein. Die Pupillenfacetten des weiteren Aspekt-Typs können daher rund, quadratisch, rechteckig oder elliptisch sein, haben aber in jedem Fall ein anderes Aspektverhältnis als das erste Aspektverhältnis.By providing pupil facets of the first aspect type, it is possible to illuminate the pupil facet mirror with field facets of a field facet mirror which have at least one illumination tilting position which is not exactly defined in its tilted position. The aspect ratio is defined as the ratio of the side length of a long dimension of the total reflection surface of the pupil facet to the side length of a short dimension of the total reflection surface perpendicular thereto. The total reflection surfaces of the pupil facets of the first aspect type may be rectangular, rounded rectangular, elongatedly bent or even elliptically shaped. The first aspect ratio of the total reflection area of one of the pupil facets of the first aspect type may be greater than 1.2, may be greater than 1.25, may be greater than 1.5, may be greater than 2, may be greater than 2 , 5, may be greater than 3, may be greater than 4, may be greater than 5, and may take on even greater values. The further aspect ratio of the pupil facets of the further aspect type, which differs from the first aspect ratio, can be exactly 1, but also not equal to 1. The pupil facets of the further aspect type can therefore be round, square, rectangular or elliptical, but in any case have a different aspect ratio than the first aspect ratio.
Wird in der Ausleuchtungs-Kippstellung des Feldfacettenspiegels die Pupillenfacette des ersten Aspekt-Typs beleuchtet, kann eine gewisse Positionsunschärfe der nicht exakt definierten Ausleuchtungs-Kippstellung der Feldfacette toleriert werden, da das von dieser Feldfacette in der nicht exakt definierten Ausleuchtungs-Kippstellung reflektierte EUV-Teilbündel in jedem Fall auf die Pupillenfacette des ersten Aspekt-Typs trifft.If the pupil facet of the first aspect type is illuminated in the illumination tilting position of the field facet mirror, a certain positional uncertainty of the not exactly defined illumination tilt position of the field facet can be tolerated, since the EUV partial bundle reflected by this field facet in the not exactly defined illumination tilt position in any case meets the pupil facet of the first aspect type.
Die dritten Auswahlfacetten der Beleuchtungsoptik können als Pupillenfacetten des Aspekt-Typs ausgeführt sein. Die zweiten Facetten können Teil einer Optik sein, die die ersten Facetten in das Objektfeld abbildet. Der zweite Facettenspiegel kann als erfindungsgemäßer Pupillenfacettenspiegel ausgeführt sein. Die größere optische Gesamt-Reflexionsfläche der dritten Auswahlfacetten führt wiederum dazu, dass Abweichungen in der exakten Kippposition der dritten Ausleuchtungs-Kippstellung der ersten Facetten nicht dazu führen, dass das hierdurch geführte Teilbündel nicht auf die dritte Auswahlfacette der zweiten Facetten trifft.The third selection facets of the illumination optics can be embodied as pupil facets of the aspect type. The second facets may be part of an optic that maps the first facets into the object field. The second facet mirror can be designed as a pupil facet mirror according to the invention. The larger overall optical reflection surface of the third selection facets, in turn, means that deviations in the exact tilting position of the third illumination tilting position of the first facets do not cause the partial bundle guided thereby not to strike the third selection facet of the second facets.
Die Positionsunschärfe der Ausleuchtungs-Kippstellung der Feldfacette bzw. der dritten Ausleuchtungs-Kippstellung der ersten Facette kann asymmetrisch sein, kann also zu Richtungsabweichungen des reflektierten Teilbündels von einer Soll-Richtung führen, die insbesondere eine Vorzugsrichtung oder mehrere Vorzugsrichtungen aufweist.The positional uncertainty of the illumination tilt position of the field facet or of the third illumination tilt position of the first facet can be asymmetrical, ie can lead to deviations in the direction of the reflected sub-beam from a desired direction, which in particular has a preferred direction or a plurality of preferred directions.
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen, die vorstehend im Zusammenhang mit den dritten Auswahlfacetten diskutiert wurden, können in dieser Form auch auf die Pupillenfacetten des Aspekt-Typs des erfindungsgemäßen Pupillenfacettenspiegels zutreffen.Advantages and advantageous developments discussed above in connection with the third selection facets can also apply in this form to the pupil facets of the aspect type of the pupil facet mirror according to the invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
Eine Projektionsbelichtungsanlage
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung jeweils ein kartesisches globales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen bei einzelnen optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage
Die Feldfacetten
Die Feldfacetten
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel
Zumindest einigen der Feldfacetten
Über den Pupillenfacettenspiegel
Die Projektionsoptik
Der Feldfacettenspiegel
Der Feldfacettenspiegel
Der Pupillenfacettenspiegel
Die im äußeren Spiegelbereich
Die dritten Auswahlfacetten
Die dritten Auswahlfacetten
Die Reflexionsflächen der Feldfacetten
In der ersten Ausleuchtungs-Kippstellung wird ein auf die Feldfacette
In der zweiten Ausleuchtungs-Kippstellung der jeweiligen Feldfacette
Die erste und die zweite Ausleuchtungs-Kippstellung sind durch zwei gegenüberliegende Endanschläge EA (vgl.
In der dritten Ausleuchtungs-Kippstellung, die in einem Kippwinkelbereich zwischen der ersten Ausleuchtungs-Kippstellung und der zweiten Ausleuchtungs-Kippstellung der Feldfacette
Eine entsprechende Ausgestaltung einer kippbaren Feldfacette mit als Endanschlägen dienenden Aktoren ist beispielsweise bekannt aus den
Beim Kippen längs des gesamten Kippwinkelbereiches der Feldfacette
Die jeweilige dritte Ausleuchtungs-Kippstellung der Feldfacette
Auch ein Verlauf der langen Seiten
Auch den anderen der dritten Auswahlfacetten
Das Größenverhältnis der Reflexionsflächen zwischen den dritten Auswahlfacetten
Die Anzahl der dritten Auswahlfacetten
Etwa 50% aller Feldfacetten
Anhand der
Dargestellt ist in der
Jedes der Facettensegmente
Eine statistisch vorkommende dritte Beleuchtungssituation der gleichen dritten Auswahlfacette
Durch Vorgabe der jeweiligen Ausleuchtungs-Kippstellung lässt sich ein bestimmtes Beleuchtungssetting zur Beleuchtung des Retikels
Bei der Projektionsbelichtung werden das Retikel
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