DE102011082065A1

DE102011082065A1 - Spiegel-Array

Info

Publication number: DE102011082065A1
Application number: DE102011082065A
Authority: DE
Inventors: Jan van Schoot; Gosse de Vries
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Ein Spiegel-Array (13) umfasst eine Vielzahl von Spiegel-Elementen (21), welche jeweils eine senkrecht zu einer Flächennormalen angeordnete Reflexionsfläche (20a) und mindestens einen Verlagerungs-Freiheitsgrad aufweisen, wobei die Gesamtheit der Reflexionsflächen (20a) mindestens zwei Bereiche aufweist, die parallel zueinander ausrichtbar sind und in Richtung der Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz (V), dessen Betrag größer als eine vorgegebene Wellenlänge von Strahlung im UV-Bereich ist, gegeneinander versetzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spiegel-Array. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Facetten-Spiegel und eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Beleuchtungssystem für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Außerdem betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements und ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.
Ein Spiegel-Array zur Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie ist beispielsweise aus der WO 2009/100 856 A1 bekannt. Es besteht fortwährend Bedarf, die Komponenten einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere derartige Spiegel-Arrays, weiterzuentwickeln.
Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Spiegel-Array, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, das Spiegel-Array mit einer Struktur zur Auslöschung von Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich auszubilden. Bei der Struktur kann es sich um eine Phasenstruktur, insbesondere eine sogenannte λ/4-Struktur, das heißt eine Versatzstruktur und/oder um eine Beugungsstruktur handeln. Eine Struktur zur Auslöschung von Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass Bereiche der Reflexionsflächen des Spiegel-Arrays in Richtung ihrer Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz gegeneinander versetzt sind. Durch Ausbildung einer derartigen Versatzstruktur ist es möglich, gezielt Strahlung einer oder mehrerer Wellenlängen aus dem vom Spiegel-Array reflektierten Spektrum zu eliminieren.
Beim Spiegel-Array kann es sich vorzugsweise um ein Mikrospiegel-Array mit einer Vielzahl von Mikrospiegeln handeln. Es kann sich insbesondere um ein mikroelektromechanisches System (MEMS) handeln. Derartige Systeme ermöglichen eine besonders flexible und präzise Anordnung und Verlagerung der einzelnen Spiegel-Elemente. Für weitere Vorteile sei beispielsweise auf die WO 2009/100 856 A1 bzw. DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spiegel-Elemente derart ausgebildet sind, dass zu jedem Spiegel-Element mindestens ein weiteres Spiegel-Element existiert, das bei einer parallelen Ausrichtung der Reflexionsflächen der beiden Spiegel-Elemente zu einem vorgegebenen Phasenversatz der an den beiden Spiegel-Elementen jeweils reflektierten Strahlung führt. Auf eine einfache Weise kann dies dadurch erreicht werden, dass die beiden Spiegel-Elemente in Richtung ihrer Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz versetzt sind. Der Versatz ist hierbei insbesondere größer als eine vorgegebene Wellenlänge von Strahlung im UV-Bereich.
Strahlung einer größeren Wellenlänge, insbesondere einer Wellenlänge, welche gerade dem Vierfachen des Versatzes entspricht, kann hingegen durch den Versatz wirksam aus dem reflektierten Anteil der Strahlung entfernt werden.
Der Versatz der Bereiche einzelner Spiegel-Elemente und/oder der Bereiche unterschiedlicher Spiegel-Elemente wirkt als Gitterstruktur zur Beugung elektromagnetischer Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich.
Durch die in Form der Versatzstruktur ausgebildete Gitterstruktur lässt sich insbesondere ein Infrarot-Anteil gezielt aus der reflektierten Strahlung herausfiltern. Hierdurch wird die Wärmelast der nachfolgenden optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage effizient reduziert.
Bei den beiden versetzt zueinander angeordneten Spiegel-Elementen kann es sich insbesondere um benachbarte Spiegel-Elemente handeln.
Eine Beugungsstruktur zum Wegbeugen einer oder mehrerer Wellenlängen in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, insbesondere zum Wegbeugen von Wellenlängen im Infrarot-Bereich, insbesondere einer Wellenlänge von 10,6 μm, kann auch durch die Ausbildung und/oder Anordnung der Reflexionsflächen der Mikrospiegel und/oder der Zwischenräume zwischen denselben erreicht werden. Vorzugsweise sind die Mikrospiegel des Spiegel-Arrays derart ausgebildet, dass sie ein Beugungsgitter mit einer Gitterkonstanten G im Infrarot-Wellenlängenbereich bilden.
Vorzugsweise sind die einzelnen Spiegel-Elemente des Spiegel-Arrays unabhängig voneinander verlagerbar, insbesondere verschwenkbar. Sie sind hierfür jeweils mit mindestens einem Aktuator verbunden. Dieser ist über eine Steuereinrichtung betätigbar. Das Spiegel-Array ist dadurch sehr flexibel steuerbar, insbesondere einstellbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Bereiche, welche zu einem Phasenversatz der reflektierten Strahlung führen, Teilbereiche einer Reflexionsfläche eines einzigen Spiegel-Elements sein. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Anteil der Spiegel-Elemente mindestens zwei Bereiche ihrer Reflexionsflächen aufweist, die parallel zueinander ausgerichtet sind und in Richtung der Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz gegeneinander versetzt sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die nullte Ordnung des Bildes einer vorgegebenen Wellenlänge von jedem entsprechend ausgebildeten Spiegel-Element zuverlässig unterdrückt wird. Hierdurch können die optischen Eigenschaften, beispielsweise die Telezentrizität, verbessert werden.
Die Reflexionsflächen können auch jeweils mehr als zwei Bereiche aufweisen, welche um einen vorgegebenen Versatz gegeneinander versetzt sind. Es können insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier oder mehr unterschiedliche Versätze vorgesehen sein. Die Versatzstruktur kann somit als Mehrfachgitterstruktur, insbesondere mit unterschiedlichen Gitterkonstanten, ausgebildet sein. Hierdurch kann die Auslöschung von unterschiedlichen Wellenlängen erreicht werden. Für Details sei auf die DE 10 2009 044 462 A1 verwiesen.
Durch einen Versatz, welcher gerade einem Viertel einer vorgegebenen Wellenlänge entspricht, kann erreicht werden, dass es bei dieser Wellenlänge zu einer destruktiven Interferenz, insbesondere zu einer vollständigen Auslöschung der nullten Ordnung, kommt. Ein Spiegel-Array gemäß Anspruch 4 führt somit insbesondere zur vollständigen Auslöschung der nullten Ordnung einer vorgegebenen Wellenlänge im Infrarot-Bereich. Bei der Wellenlänge kann es sich insbesondere um die Wellenlänge eines Infrarotlasers, welcher insbesondere Bestandteil einer Einrichtung zur Erzeugung von EUV-Strahlung sein kann, beispielsweise um 10,6 μm handeln. Der Versatz beträgt in diesem Fall 2,65 μm.
Eine stufenlose Ausbildung der Reflexionsflächen zumindest eines Anteils der Spiegel-Elemente ermöglicht eine einfachere Herstellung des Spiegel-Arrays. Außerdem wird hierdurch ein beispielsweise durch Abschattungseffekte verursachter Strahlungsverlust verringert. Unter einer stufenlosen Ausbildung wird insbesondere eine plane Ausbildung der Reflexionsfläche verstanden. Die Reflexionsfläche kann jedoch auch konvex oder konkav ausgebildet sein. Auch diese Ausführungen können stufenlos ausgebildet sein.
Es ist insbesondere möglich, einen Teil der Spiegel-Elemente stufenlos, einen weiteren Teil der Spiegel-Elemente mit einem vorgegebenen Versatz auszubilden.
Es können auch sämtliche Spiegel-Elemente stufenlos ausgebildet sein.
Eine unterschiedliche Orientierung der Versatzkanten gemäß Anspruch 7 kann zu einer Verbesserung der optischen Eigenschaften des Spiegel-Arrays führen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass beispielsweise durch Abschattungseffekte verursachte Verluste nicht ausschließlich in einer Richtung auftreten. Die Versatzkanten können beispielsweise entlang zweier, insbesondere senkrecht zueinander orientierten Richtungen ausgerichtet sein. Es kann auch möglich sein, die Versatzkanten jeweils entlang einer Richtung ausgewählt aus einer Vielzahl von Richtungen, welche gleichmäßig über alle mögliche Richtungen verteilt sind, auszurichten.
Bei einer Anordnung des Spiegel-Arrays in einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Objektfeldes mit einer Ausdehnung in einer Scanrichtung und senkrecht hierzu ist insbesondere vorgesehen, das Spiegel-Array derart anzuordnen, dass die Versatzkanten schräg, insbesondere senkrecht zur Scanrichtung, verlaufen. Es wurde festgestellt, dass dies zu einer Verminderung der beispielsweise aufgrund von Abschattungseffekten hervorgerufenen Verluste führt. Mit anderen Worten wird hierdurch die optische Qualität der Beleuchtungsoptik verbessert.
Das Spiegel-Array gemäß Anspruch 8 ist insbesondere für den Einsatz in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen geeignet. Bei der Beschichtung handelt es sich insbesondere um eine mehrlagige Beschichtung. Sie kann insbesondere eine Vielzahl von aufeinander folgenden Silizium-Molybdän-Doppellagen aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Facetten-Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Der Facetten-Spiegel ist insbesondere als Spiegel-Array entsprechend der vorhergehenden Beschreibung ausgebildet. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend für das Spiegel-Array beschriebenen.
Beim Facetten-Spiegel handelt es sich insbesondere um einen Feldfacetten-Spiegel. Hierbei kann jede Feldfacette durch ein einzelnes Spiegel-Element oder durch eine Vielzahl von Spiegel-Elementen gebildet sein. Die einzelnen Spiegel-Elemente können dasselbe Aspektverhältnis wie das zu beleuchtende Objektfeld, insbesondere ein Aspektverhältnis von 13:1, aufweisen. Spiegel-Elemente mit einem hiervon abweichenden Aspektverhältnis sind jedoch ebenso möglich. Es ist insbesondere denkbar, die einzelnen Spiegel-Elemente quadratisch auszubilden, und das Aspektverhältnis des Objektfeldes durch ein entsprechendes Anzahlverhältnis der Spiegel-Elemente je Feldfacette zu erreichen.
Außerdem können die Abmessungen der Spiegel-Elemente zur Ausbildung einer vorgegebenen Gitterstruktur an die Gitterkonstante oder Gitterkonstanten derselben angepasst sein. Die Abmessungen der Spiegel-Elemente können insbesondere gerade so gewählt sein, dass ein oder mehrere benachbarte Spiegel-Elemente zusammen gerade eine Gitterkonstante der Gitterstruktur definieren.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, und eine derartige Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie weiterzubilden.
Diese Aufgeben werden durch die Merkmale der Ansprüche 10, 11 und 12 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements und ein derartiges Bauelement zu verbessern. Diese Aufgaben werden durch die Markmale der Ansprüche 13 und 14 gelöst. Bezüglich der Vorteile sei wiederum auf die vorhergehend für das Spiegel-Array beschriebenen Vorteile verwiesen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines aus Einzelspiegel aufgebauten Feldfacetten-Spiegel zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
3 eine Ansicht eines Ausschnitts einer Einzelspiegel-Zeile des Facettenspiegels nach 2 aus Blickrichtung III in 2;
4 bis 6 stark schematisch verschiedene Formen einer aus den Einzelspiegeln der in der 3 dargestellten Einzelspiegel-Zeile gebildeten Zeilen-Reflexionsfläche in verschiedenen Konfigurationen;
7 schematisch eine Darstellung des strukturellen Aufbaus eines Einzelspiegels gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 schematisch eine Darstellung des strukturellen Aufbaus eines Einzelspiegels gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithographie. 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 und in der Zeichnung nicht dargestelltes Retikel, das von einem ebenfalls nicht dargestellten Retikelhalter gehalten ist. Eine Projektionsoptik 7 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordneten Wafers, der in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt ist und von einem ebenfalls nicht dargestellten Waferhalter gehalten ist.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine 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, gasdischarge-produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma) handeln. Beispielsweise kann Zinn mittels einem bei einer Wellenlänge von 10,6 μm, das heißt im Infrarot-Bereich, arbeitenden Kohlendioxidlaser zu einem Plasma angeregt werden. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle 3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung 10, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 11 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 11 propagiert die EUV-Strahlung 10 durch eine Zwischenfokusebene 12, bevor sie auf einen Feldfacetten-Spiegel 13 trifft. Der Feldfacetten-Spiegel 13 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 10 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacetten-Spiegel 13 wird die EUV-Strahlung 10 von einem Pupillenfacettenspiegel 14 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 14 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 14 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 15 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 16, 17 und 18 werden nachfolgend noch näher beschriebene Feld-Einzelfacetten 19, die auch als Subfelder oder als Einzelspiegel-Gruppen bezeichnet werden, des Feldfacetten-Spiegels 13 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 18 der Übertragungsoptik 15 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“).
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem für die Beschreibung der Lageverhältnisse von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 9 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 9.
2 zeigt Details des Aufbaus des Feldfacetten-Spiegels 13 in einer stark schematischen Darstellung. Eine Gesamtreflexionsfläche 20 des Feldfacetten-Spiegels 13 ist zeilen- und spaltenweise unterteilt in ein Raster aus im Folgenden als Einzelspiegel 21 bezeichneten Spiegel-Elementen. Der Feldfacetten-Spiegel 13 ist somit als Spiegel-Array mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln 21 ausgebildet. Die Einzelspiegel 21 weisen jeweils eine Einzelreflexions-Fläche 20a auf. Zur Reflexion der EUV-Strahlung 10 weisen die Einzelspiegel 21 eine Beschichtung mit einem Viellagensystem 34 auf. Gemäß einer ersten Ausführungsform weist das Viellagensystem 34 der Einzelspiegel 21 eine einheitliche Dicke auf. Die erleichtert insbesondere die Herstellung der Einzelspiegel 21 und führt damit zu einer Reduzierung der Kosten.
Die Einzelreflexions-Flächen 20a der individuellen Einzelspiegel 21 sind zumindest abschnittsweise plan. Zumindest ein Teil der Einzelspiegel 21 kann auch eine vollständig plan ausgebildete Einzelreflexions-Fläche 20a aufweisen. Es ist auch möglich, dass sämtliche Einzelspiegel 21 eine vollständig plan ausgebildete Einzelreflexions-Fläche 20a aufweisen. Eine Einzelspiegel-Zeile 22 weist eine Mehrzahl der direkt nebeneinander liegenden Einzelspiegel 21 auf. In einer Einzelspiegel-Zeile 22 können mehrere zehn bis mehrere hundert der Einzelspiegel 21 vorgesehen sein. Im Beispiel nach 2 sind die Einzelspiegel 21 quadratisch. Auch andere Formen von Einzelspiegeln, die eine möglichst lückenlose Belegung der Gesamt-Reflexionsfläche 20 ermöglichen, können eingesetzt sein. Derartige alternative Einzelspiegel-Formen sind aus der mathematischen Theorie der Parkettierung bekannt.
Der Feldfacetten-Spiegel 13 kann beispielsweise so ausgeführt sein, wie in der DE 10 2006 036 064 A1 beschrieben.
Eine Einzelspiegel-Spalte 23 hat, je nach Ausführung des Feldfacetten-Spiegels 13, ebenfalls eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 21. Pro Einzelspiegel-Spalte 23 sind beispielsweise einige zehn Einzelspiegel 21 vorgesehen.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 2 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als lokales Koordinatensystem des Feldfacetten-Spiegels 13 eingezeichnet. Entsprechende lokale xyz-Koordinatensysteme finden sich auch in den nachfolgenden Figuren, die Facetten-Spiegel oder einen Ausschnitt hiervon in Aufsicht zeigen. In der 2 verläuft die x-Achse horizontal nach rechts parallel zu den Einzelspiegel-Zeilen 22. Die y-Achse läuft in der 2 nach oben parallel zu den Einzelspiegel-Spalten 23. Die z-Achse steht senkrecht auf der Zeichenebene der 2 und läuft aus dieser heraus.
Bei der Projektionsbelichtung werden der Retikelhalter und der Waferhalter synchronisiert zueinander in y-Richtung gescannt. Auch ein kleiner Winkel zwischen der Scanrichtung und der y-Richtung ist möglich.
In x-Richtung hat die Gesamtreflexionsfläche 20 des Feldfacetten-Spiegels 13 eine Erstreckung von x₀. In y-Richtung hat die Gesamtreflexionsfläche 20 des Feldfacetten-Spiegels 13 eine Erstreckung von y₀.
Je nach Ausführung des Feldfacetten-Spiegels 13 haben die Einzelspiegel 21 x/y-Erstreckungen im Bereich beispielsweise von 600 μm × 600 μm bis beispielsweise 2 mm × 2 mm. Es handelt sich insbesondere um sogenannte Mikrospiegel. Die Mikrospiegel können auch Abmessungen und/oder eine Anordnung auf dem Feldfacetten-Spiegel 13 aufweisen, derart, dass sie eine Beugungsstruktur für Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich bilden. Sie können insbesondere derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass sie eine Beugungsstruktur für Strahlung im Infrarot-Wellenlängenbereich, insbesondere für Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 μm, bilden. Sie können hierfür insbesondere Abmessungen aufweisen, welche im Bereich der zu beugenden Wellenlängen, insbesondere im Infrarot-Bereich, insbesondere im Bereich von 780 nm bis 1 mm, liegen. Die Einzelspiegel 21 können so geformt sein, dass sie eine bündelnde Wirkung für das Beleuchtungslicht 10 haben. Eine derartige bündelnde Wirkung der Einzelspiegel 21 ist besonders beim Einsatz einer divergenten Beleuchtung des Feldfacetten-Spiegels 13 mit dem Beleuchtungslicht 3 von Vorteil. Der gesamte Feldfacetten-Spiegel 13 hat eine x₀/y₀-Erstreckung, die je nach Ausführung beispielsweise 300 mm × 300 mm oder 600 mm × 600 mm beträgt. Die Feld-Einzelfacetten 19 haben typische x/y-Erstreckungen von 25 mm × 4 mm oder von 104 mm × 8 mm. Je nach dem Verhältnis zwischen der Größe der jeweiligen Feld-Einzelfacetten 19 und der Größe der Einzelspiegel 21, die diese Feld-Einzelfacetten 19 aufbauen, weist jede der Feld-Einzelfacetten 19 eine entsprechende Anzahl von Einzelspiegeln 21 auf.
Jeder der Einzelspiegel 21 ist zur individuellen Ablenkung von auftreffendem Beleuchtungslicht 10 jeweils mit einem Aktor bzw. Aktuator 24 verbunden, wie in der 2 anhand zweier in einer Ecke links unten der Gesamtreflexionsfläche 20 angeordneten Einzelspiegel 21 gestrichelt angedeutet und näher in der 3 anhand eines Ausschnitts einer Einzelfacetten-Zeile 22 dargestellt. Die Aktuatoren 24 sind auf der einer reflektierenden Seite der Einzelspiegel 21 abgewandten Seite jedes der Einzelspiegel 21 angeordnet. Die Aktuatoren 24 können beispielsweise als Piezo-Aktuatoren ausgeführt sein. Ausgestaltungen derartiger Aktuatoren sind vom Aufbau von Mikrospiegel-Arrays her bekannt.
Die Aktuatoren 24 einer Einzelspiegel-Zeile 22 sind jeweils über Signalleitungen 25 mit einem Zeilen-Signalbus 26 verbunden. Jeweils einem der Zeilen-Signalbusse 26 ist einer Einzelspiegel-Zeile 22 zugeordnet. Die Zeilen-Signalbusse 26 der Einzelspiegel-Zeilen 22 sind ihrerseits mit einem Haupt-Signalbus 27 verbunden. Letzterer steht mit einer Steuereinrichtung 28 des Feldfacetten-Spiegels 13 in Signalverbindung. Die Steuereinrichtung 28 ist insbesondere zur reihenweise, also zeilen- oder spaltenweise gemeinsamen Ansteuerung der Einzelspiegel 21 ausgeführt.
Jeder der Einzelspiegel 21 ist individuell unabhängig um zwei senkrecht aufeinander stehende 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-Gesamtreflexionsflächen der jeweiligen Einzelspiegel 21.
Zusätzlich ist mittels der Aktuatoren 24 noch eine individuelle Verlagerung der Einzelspiegel 21 in z-Richtung möglich. Die Einzelspiegel 21 sind also separat voneinander ansteuerbar längs einer Flächennormalen der Gesamtreflexionsfläche 20 verlagerbar. Hierdurch kann die Topographie der Gesamtreflexionsfläche 20 insgesamt verändert werden. Dies ist stark schematisch beispielhaft anhand der 4 und 5 dargestellt. Dadurch können auch Konturen der Gesamtreflexionsfläche 20 mit großen Pfeilhöhen, also großen Variationen in der Topografie der Gesamtreflexionsfläche 20, in Form von insgesamt in einer Ebene angeordneten Spiegelabschnitten nach Art von Fresnel-Linsen gefertigt werden. Außerdem kann auf diese Weise eine Beugungsstruktur, insbesondere ein Beugungsgitter, auf der Gesamtreflexionsfläche 20 des Spiegel-Arrays 13 ausgebildet werden.
4 zeigt Einzel-Reflexionsflächen 20a der Einzelspiegel 21 eines Ausschnitts einer Einzelspiegel-Zeile 22, wobei alle Einzelspiegel 21 dieser Einzelspiegel-Zeile 22 über die Steuereinrichtung 28 und die Aktuatoren 24 in die gleiche absolute z-Position gestellt sind. Im Falle einer vollständig planen Ausbildung der Einzelspiegel-Reflexionsflächen sämtlicher Einzelspiegel 21 resultiert eine plane Zeilen-Reflexionsfläche der Einzelspiegel-Zeile 22. Entsprechend kann auch eine plane Spalten-Reflexionsfläche der Einzelspiegel-Spalte 23 erreicht werden.
5 zeigt eine Ansteuerung der Einzelspiegel 21 der Einzelspiegel-Zeile 22, bei der der mittige Einzelspiegel 21 _m gegenüber benachbarten Einzelspiegeln 21 _r1, 21 _r2, 21 _r3 in negativer z-Richtung versetzt eingestellt ist. Hierdurch ergibt sich eine Stufenanordnung, die zu einem entsprechenden Phasenversatz des auf die Einzelspiegel-Zeile 22 nach 5 auftreffenden Beleuchtungslichts 10 führt. Der Phasenversatz liegt insbesondere für Strahlung im Infrarot-Bereich bei einer viertel Wellenlänge. Der Spiegel 13 weist somit eine sogenannte λ/4-Struktur für Strahlung im Infrarot-Bereich, insbesondere für Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 µm, auf. Das von den beiden mittigen Einzelspiegeln 21 _m reflektierte Beleuchtungslicht 10 wird dabei am stärksten phasenverzögert. Die randseitigen Einzelspiegel 21 _r3 erzeugen die geringste Phasenverzögerung. Die zwischenliegenden Einzelspiegel 21 _r1, 21 _r2 erzeugen entsprechend stufenweise eine, ausgehend von der Phasenverzögerung durch die mittigen Einzelspiegel 21 _m, zunehmend geringere Phasenverzögerung. Die Einzelspiegel 21 sind insbesondere derart eingestellt, dass zu jedem Einzelspiegel 21 mindestens ein weiterer Einzelspiegel 21 existiert, derart, dass die Einzel-Reflexionsflächen dieser beiden Einzelspiegel 21 in Richtung ihrer Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz V versetzt ist. Der Versatz V liegt hierbei insbesondere im Bereich einer viertel Wellenlänge im Infrarot-Bereich. Der Versatz V liegt insbesondere im Bereich von 1 μm bis 10 μm. Er kann insbesondere 2,65 μm betragen. Es ist jedoch auch denkbar, Einzelspiegel 21 paarweise mit einem hiervon abweichenden Versatz V anzuordnen. Allgemein ist der Versatz V vorzugsweise größer als eine vorgegebene Wellenlänge von Strahlung im UV-Bereich, insbesondere größer als 100 nm. Der Versatz V ist insbesondere derart gewählt, dass ein vorgegebener Wellenlängen-Anteil, der auf den Spiegel 13 auftreffenden Strahlung 10, insbesondere ein Infrarotanteil, insbesondere mit einer Wellenlänge von 10,6 μm, ausgelöscht wird.
In 6 ist eine weitere Anordnung der Einzelspiegel 21 dargestellt. Die in 6 dargestellt Anordnung der Einzelspiegel 21 entspricht im Wesentlichen der aus 3. Hierbei sind die Einzelspiegel 21 _f, 21 _b jeweils alternierend in einer vorderen und hinteren Position angeordnet, wobei diese beiden Positionen jeweils um den vorgegebenen Versatz V in Richtung der Flächennormalen der Einzelspiegel 21 _f, 21 _b gegeneinander versetzt sind. Eine derartig versetzte Anordnung kann hierbei sowohl für die Einzelspiegel-Zeilen 22 als auch für die Einzelspiegel-Spalten 23 vorgesehen sein. Die Gesamtreflexionsfläche 20 des Spiegels 13 weist somit ein schachbrettartiges Muster mit vorderen Einzelspiegels 21 _f und hinteren Einzelspiegeln 21 _b auf. Hierbei können sämtliche Einzelspiegel 21 jeweils eine plane Einzel-Reflexionsfläche aufweisen.
In alternativen Ausführungsformen sind die Einzelspiegel 21 nicht in z-Richtung verstellbar. Sie sind mit einem vorgegebenen Versatz-Muster, insbesondere entsprechend den unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschriebenen Ausführungsformen, angeordnet. Für weitere Details der Anordenbarkeit der Einzelspiegel 21 und der sich daraus ergebenden Vorteile sei auf die WO 2009/100 856 A1 verwiesen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 7 einen weitere Ausführungsform des Spiegels 13 beschrieben. Die Einzel-Reflexionsflächen 20a der Einzelspiegel 21 des Spiegel-Arrays 13 weisen beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 jeweils vordere Bereiche 31 und hintere Bereiche 32 auf, die parallel zueinander ausgerichtet sind und in Richtung ihrer Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz V gegeneinander versetzt sind. Die Einzelreflexions-Fläche 20a des Einzelspiegels 21 umfasst allgemein mindestens einen derartigen vorderen Bereich 31 und einen derartigen hinteren Bereich 32. Er kann jedoch auch eine Vielzahl derartiger Bereiche 31, 32 aufweisen. Durch die Bereiche 31, 32 ist insbesondere eine Gitterstruktur mit einer Gitterkonstanten G ausgebildet. Hierbei kann es sich insbesondere um ein binäres Gitter handeln.
Die Gitterkonstante G ist insbesondere derart gewählt, dass elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen oberhalb derer des zur Abbildung des Retikels 7 genutzten Beleuchtungslichts 10 liegt, weggebeugt wird. Die Gitterkonstante G kann insbesondere im Infrarot-Bereich, das heißt im Bereich von 780 nm bis 1mm, liegen.
Der Einzelspiegel 21 weist ein Viellagensystem 34 auf. Das Viellagensystem 34 ist auf ein Substrat 35 aufgebracht. Das Viellagensystem 34 der Einzelspiegel 21 bildet insbesondere eine für die EUV-Strahlung 10 reflexive Beschichtung. Das Viellagensystem 34 kann insbesondere eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Silizium-Molybdän-Doppellagen aufweisen.
Eine weitere Variante des Aufbaus eines Einzelspiegels 21 ist in der 8 dargestellt. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem des Einzelspiegels 21 gemäß 7. Der Einzelspiegel 21 umfasst jedoch eine erste Gitterstruktur mit einem ersten Versatz V₁und einer ersten Gitterkonstante G₁ und einer zusätzlichen zweiten Gitterstruktur mit eine Versatz V₂ und einer Gitterkonstante G₂. Beide Gitter sind vorzugsweise selbstähnlich als binäre Gitter ausgebildet. Dabei ist die zweite Gitterstruktur so ausgelegt, dass sie für mindestens eine weitere Wellenlänge, die deutlich kleiner ist als beispielsweise die Wellenlänge, welche von der ersten Gitterstruktur durch destruktive Interferenz in der nullten Beugungsordnung ausgelöscht wird, zur destruktiven Auslöschung in der nullten Beugungsordnung führt. Während mit anderen Worten insbesondere für Infrarotstrahlung – in der 8 schematisch als IR-Strahlung 36 dargestellt – destruktive Interferenz an der ersten Gitterstruktur mit Gitterkonstante G₁ und Versatz V₁ stattfindet, wird derart langwellige Strahlung von der zweiten Gitterstruktur nicht aufgelöst, während an der zweiten Gitterstruktur mit Gitterkonstante G₂ und Versatz V₂ insbesondere destruktive Interferenz für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren (VIS-) und/oder UV-Wellenlängenbereich – in der 8 schematisch als UV/VIS-Strahlung 37 dargestellt – stattfindet. Die EUV-Strahlung 1 bleibt von den beiden Gitterstrukturen zumindest weitestgehend unbeeinflusst. Hierunter sei verstanden, dass die Intensität der Beugungsordnungen der EUV-Strahlung 10 durch die Gitterstrukturen um höchstens 10 %, insbesondere höchstens 5 %, insbesondere höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,1 % reduziert wird.
Der Einzelspiegel 21 ist somit mit einer Mehrfach-Gitterstruktur versehen. Entsprechend der in 8 dargestellten Ausführungsform mit einer Doppel-Gitterstruktur kann der Einzelspiegel 21 auch mit einer Dreifach-, Vierfach-, Fünffach- etc. Gitterstruktur ausgebildet sein.
Für weitere Details der Gitterstruktur sei auf die DE 10 2009 044 462 A1 verwiesen.
Für sämtliche vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, dass die gegeneinander versetzten Bereiche jeweils durch eine Versatzkante 41 voneinander getrennt sind. Die Versatzkante 41 kann auf einem einzelnen Einzelspiegel 21 oder zwischen zwei Einzelspiegeln 21 ausgebildet sein. Sie weist jeweils eine Ausrichtung in einer bestimmten Richtung auf. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Versatzkanten 41 derart ausgerichtet sind, dass ihre Projektion entlang der optischen Achse der Beleuchtungsoptik 4 in das Objektfeld 5 schräg, insbesondere senkrecht zur Scanrichtung, verläuft.
Es kann auch vorteilhaft sein, einen Teil der Versatzkanten 41 in einer ersten Richtung auszurichten und einen weiteren Teil der Versatzkanten 41 in einer zweiten, hiervon abweichenden Richtung auszurichten.
Prinzipiell ist es auch möglich, einen Anteil von 50 % der Versatzkanten 41 derart auszurichten, dass ihre Projektion in die Objektebene 6 parallel zur x-Richtung ist, während die anderen 50 % der Versatzkanten 41 derart ausgerichtet sind, dass ihre Projektion in die Objektebene 6 parallel zur y-Richtung verläuft.
Es ist möglich, das Spiegel-Array mit Einzelspiegeln 21 gemäß mehreren der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen auszubilden. Es ist insbesondere möglich, das Spiegel-Array derart auszubilden, dass ein Teil der Einzelspiegel 21, beispielsweise mindestens 10 %, insbesondere mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, eine plan ausgebildete Einzel-Reflexionsfläche 20a aufweisen, während der restliche Teil der Einzelspiegel 21 jeweils eine oder mehrere Versatzkanten 41 aufweist.
Das Spiegel-Array kann auch sowohl eine Versatzstruktur als auch eine Beugungsstruktur aufweisen.
Für weitere Details der Verlagerbarkeit der Einzelspiegel 21 des Spiegel-Arrays sowie der Einstellung eines vorgegebenen Beleuchtungssettings sei auf die WO 2009/100 856 A1 bzw. DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels im Objektfeld 5 auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer im Bildfeld 8 zur lithographischen Herstellung eines mikrobzw. nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als Stepper werden das Retikel und der Wafer zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/100856 A1 [0002, 0005, 0055, 0067]
DE 102008009600 A1 [0005, 0067]
DE 102009044462 A1 [0014, 0061]
US 6859515 B2 [0036]
EP 1225481 A [0036]
DE 102006036064 A1 [0042]

Claims

Spiegel-Array (13) umfassend a. eine Vielzahl von Spiegel-Elementen (21), welche jeweils i. eine senkrecht zu einer Flächennormalen angeordnete Reflexionsfläche (20a) und ii. mindestens einen Verlagerungs-Freiheitsgrad aufweisen, b. wobei die Gesamtheit (20) der Reflexionsflächen (20a) i. mindestens zwei Bereiche aufweist, die parallel zueinander ausrichtbar sind und in Richtung der Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz (V), dessen Betrag größer als eine vorgegebene Wellenlänge von Strahlung im UV-Bereich ist, gegeneinander versetzt sind, und/oder ii. eine Beugungsstruktur zur Beugung von Strahlung mit mindestens einer Wellenlänge in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich bildet.
Spiegel-Array (13) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel-Elemente (21) derart ausgebildet sind, dass zu jedem Spiegel-Element (21) mindestens ein weiteres Spiegel-Element (21) existiert, das derart ausgebildet ist, dass bei einer parallelen Anordnung der Reflexionsflächen (20a) der beiden Spiegel-Elemente (21) deren Reflexionsfläche (20a) jeweils mindestens einen Bereich aufweisen, so dass der Bereich des ersten Spiegel-Elements (21) bezüglich des Bereichs des zweiten Spiegel-Elements (21) in Richtung der Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz (V), dessen Betrag größer als eine vorgegebene Wellenlänge von Strahlung im UV-Bereich ist, versetzt ist.
Spiegel-Array (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (20a) zumindest eines Anteils der Spiegel-Elemente (21) mindestens zwei Bereiche (31, 32) aufweist, die parallel zueinander ausgerichtet sind und in Richtung der Flächennormalen um einen vorgegebenen Versatz (V), dessen Betrag größer als eine vorgegebene Wellenlänge von Strahlung im UV-Bereich ist, gegeneinander versetzt sind.
Spiegel-Array (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Versatz (V) gerade einem Viertel einer vorgegebenen Wellenlänge im Infrarotbereich entspricht.
Spiegel-Array (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (20a) zumindest eines Anteils der Spiegel-Elemente (21) stufenlos ausgebildet ist.
Spiegel-Array (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Spiegel-Elementen (21) um Mikrospiegel handelt.
Spiegel-Array (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Teil der Spiegel-Elemente (21) eine die gegeneinander versetzten Bereiche trennende Versatzkante (41) in einer ersten Richtung ausgerichtet ist, und bei einem Teil der Spiegel-Elemente (21) die Versatzkante (41) in einer zweiten, hiervon abweichenden Richtung ausgerichtet ist.
Spiegel-Array (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel-Elemente (21) eine für EUV-Strahlung reflexive Beschichtung (34) aufweisen.
Facetten-Spiegel (13) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), dadurch gekennzeichnet, dass er ein Spiegel-Array gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Beleuchtungsoptik (4) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend ein Spiegel-Array (13) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
Beleuchtungssystem für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend a. eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 10 und b. eine EUV-Strahlungsquelle (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithografie umfassend eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 10.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Substrats, auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels, das abzubildende Strukturen aufweist, – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 12, – Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht des Substrats mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Bauelement hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 13.