DE102011086565A1

DE102011086565A1 - Kollektor

Info

Publication number: DE102011086565A1
Application number: DE102011086565A
Authority: DE
Inventors: Dirk Heinrich Ehm; Moritz Becker; Stefan-Wolfgang Schmidt; Dr. Butscher Vera
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Ein Kollektor (15) zur Ausrichtung von mittels einer EUV Laser-Plasmaquelle (EUV LPP-Quelle) (23) erzeugten EUV-Strahlung (14) weist mindestens eine Durchtrittsöffnung (29) für Material von einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kollektor zur Ausrichtung von mittels einer EUV-Laser-Plasmaquelle erzeugten EUV-Strahlung. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem derartigen Kollektor, ein Verfahren zur Erzeugung gerichteter EUV-Strahlung, eine Beleuchtungsoptik, ein Beleuchtungssystem, eine Projektionsbelichtungsanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauelements und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement.
Eine EUV-Lichtquelle mit einem Kollektor ist beispielsweise aus der US 2010/0258748 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kollektor für eine EUV-Laser-Plasmaquelle (EUV LPP-Quelle) zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Kollektor gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, den Kollektor mit einer Durchtrittsöffnung für das zu ionisierende Material von einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung zu versehen, wobei die Durchtrittsöffnung an die Streuung der zu erwartenden Trajektorien des mittels einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung einem Plasmaerzeugungsbereich zugeführten Materials angepasst ist. Durch eine geeignete Ausbildung der Durchtrittsöffnung kann insbesondere der Tatsache Rechnung getragen werden, dass das dem Plasmaerzeugungsbereich zugeführte Material durch einen Reinigungsgasstrom abgelenkt wird, wobei die Ablenkung abhängig von der Größe der dem Plasmaerzeugungsbereich zugeführten, zu ionisierenden Partikel ist. Die Durchtrittsöffnung weist in einer ersten Richtung, insbesondere in Richtung der optischen Achse, welche üblicherweise im Wesentlichen mit der Richtung eines Reinigungsgasstroms zusammenfällt, eine um mindestens 10%, insbesondere mindestens 50%, insbesondere mindestens 100% größere Gesamtausdehnung auf als in einer hiervon verschiedenen zweiten Richtung, insbesondere einer Richtung senkrecht hierzu. Die Durchtrittsöffnung ist insbesondere nicht-kreisförmig, insbesondere unrund ausgebildet.
EUV LPP-Quellen erzeugen EUV-Strahlung, indem zu ionisierendes Material gesteuert einem Plasmaerzeugungsbereich zugeführt und in diesem Bereich durch Bestrahlung mit Laserstrahlung ionisiert wird. Als Material zur Erzeugung des Plasmas dienen insbesondere feine Metalltröpfchen mit einem Durchmesser im Bereich von 10 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 50 µm bis 300 µm, insbesondere im Bereich von 100 µm bis 200 µm. Die Tröpfchen werden insbesondere mittels eines Tröpfchengenerators erzeugt. Beim Metall handelt es sich beispielsweise um Zinn oder Lithium.
Idealerweise werden alle Metalltröpfchen, welche vom Tröpfchengenerator dem Plasmaerzeugungsbereich zugeführt werden, vollständig ionisiert. Es ist jedoch nie vollständig auszuschließen, dass ein gewisser Anteil der Tröpfchen den Plasmaerzeugungsbereich durchquert, ohne ionisiert zu werden. Üblicherweise führt dies dazu, dass sich derartige nicht-ionisierte Tröpfchen auf der Reflexionsfläche des Kollektors anlagern und dadurch die Reflektivität desselben verringern. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, den Kollektor mit mindestens einer Durchtrittsöffnung für Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung, insbesondere für Metalltröpfchen vom Tröpfchengenerator zu versehen. Die Durchtrittsöffnung im Kollektor ermöglicht einen Durchtritt von Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung, sodass dieses sich nicht auf der Reflexionsfläche des Kollektors anlagert. Somit wird eine Verringerung der Reflektivität durch eine Anlagerung von Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung auf der Reflexionsfläche des Kollektors verhindert. Das durch die Durchtrittsöffnung hindurch tretende Material wird mit einer geeigneten Auffangeinrichtung aufgefangen. Die Auffangeinrichtung kann zur Entsorgung des Materials auf einfache Weise ausgetauscht werden. Es ist auch möglich, dass die Kollektor-Untereinheit zwei oder mehr Durchtrittsöffnungen für Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung aufweist. Hierbei sind jeweils zwei dieser Öffnungen vorzugsweise einander bezüglich der optischen Achse gegenüberliegend angeordnet.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Durchtrittsöffnung eine Größe von höchstens 2 cm², insbesondere höchstens 1 cm² auf. Die Größe der Durchtrittsöffnung ist insbesondere an die Tröpfchengröße des Materials vom Tröpfchengenerator und/oder der Strömung eines Spülgases angepasst. Die Größe der Durchtrittsöffnung beträgt insbesondere höchstens 10 %, insbesondere höchstens 3 %, insbesondere höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,3 %, insbesondere höchstens 0,1 %, insbesondere höchstens 0,05 %, insbesondere höchstens 0,03 % der Reflexionsfläche des Kollektors. Der Reflexionsverlust aufgrund der verringerten Reflexionsfläche ist somit weitestgehend vernachlässigbar.
Abgesehen von der mindestens einen Durchtrittsöffnung kann die Reflexionsfläche des Kollektors rotationssymmetrisch zur optischen Achse ausgebildet sein. Sie kann insbesondere als Ellipsoid-Spiegel ausgebildet sein. Sie weist insbesondere eine Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung auf.
Gemäß Anspruch 2 ist die Durchtrittsöffnung elliptisch ausgebildet. Sie weist eine numerische Exzentrizität von mindestens 0,1, insbesondere mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,7 auf. Die Form und/oder Größe der Durchtrittsöffnung ist insbesondere den Betriebsbedingungen der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung angepasst. Je besser diese bekannt sind, desto kleiner kann die Öffnung gewählt werden. Gemäß Anspruch 3 ist die mindestens eine Durchtrittsöffnung außeraxial zur optischen Achse des Kollektors angeordnet. Sie ist insbesondere derart angeordnet, dass die Trajektorie des vom Tröpfchengenerators erzeugten Tröpfchenstrahls, welche insbesondere quer zur optischen Achse verläuft, durch die Durchtrittsöffnung verläuft. Hierdurch wird vermieden, dass sich Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung auf der Reflexionsfläche des Kollektors ansammelt.
Gemäß Anspruch 4 weist der Kollektor zusätzlich zur mindestens einen Durchtrittsöffnung mindestens eine Durchlassöffnung zum Durchlass von elektromagnetischer Strahlung auf. Diese Durchlassöffnung ist insbesondere im Bereich der optischen Achse angeordnet. Sie kann materialdicht, insbesondere gasdicht verschlossen sein. Diese Durchlassöffnung dient dem Durchlass von Laserstrahlung zur Ionisierung des Materials von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung. Die Durchlassöffnung zum Durchlass von elektromagnetischer Strahlung ist insbesondere von der Durchtrittsöffnung für Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung verschieden.
Zusätzlich zu der mindestens einen Durchlassöffnung zum Durchlass von elektromagnetischer Strahlung und der mindestens einen Durchtrittsöffnung für Material von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung weist der Kollektor eine Austrittsöffnung für die erzeugte EUV-Strahlung auf. Die Austrittsöffnung für die EUV-Strahlung ist insbesondere im Bereich der optischen Achse angeordnet. Sie ist insbesondere von der Durchlassöffnung zum Durchlass der Laserstrahlung verschieden. Die Austrittsöffnung für die EUV-Strahlung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zur optischen Achse ausgebildet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Gemäß Anspruch 6 handelt es sich bei der EUV-Strahlungsquelle um eine EUV-Laser-Plasmaquelle mit einem Laser und einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung. Mit einer derartigen Strahlungsquelle lässt sich elektromagnetische Strahlung im extremen Ultraviolett (EUV) Bereich, insbesondere mit Wellen von weniger als 50 nm, insbesondere mit Wellenlängen von 13,5 nm, erzeugen.
Die Plasmaquellen-Zuführeinrichtung ist insbesondere außerhalb eines durch die Reflexionsfläche des Kollektors definierten Innenraums desselben angeordnet. Hierdurch werden insbesondere Probleme der Abschattung vermieden. Die Plasmaquellen-Zuführeinrichtung und der Kollektor können insbesondere in einer Plasmaerzeugungs-Kammer angeordnet sein. Diese ist insbesondere Mittels einer Unterdruckeinrichtung zumindest teilweise evakuierbar. Des Weiteren kann die Plasmaerzeugungs-Kammer an eine Reinigungsgaseinrichtung zur Erzeugung eines Reinigungsgasstroms in der Plasmaerzeugungs-Kammer angeschlossen sein.
Gemäß Anspruch 7 ist die Plasmaquellen-Zuführeinrichtung relativ zum Kollektor derart angeordnet, dass von ihr ausgehendes Material einen Strahl bildet, dessen Trajektorie nach Kreuzen der optischen Achse durch die Durchtrittsöffnung in der Reflexionsfläche des Kollektors verläuft. Sie ist insbesondere derart ausgerichtet, dass die Trajektorie des Materialstrahls die optische Achse in einem Plasmaerzeugungsbereich kreuzt. Hierbei ist der Plasmaerzeugungsbereich insbesondere im Bereich um einen der Brennpunkte der ellipsoidal ausgebildeten Reflexionsfläche der Kollektor-Untereinheit angeordnet. Die Durchtrittsöffnung ist insbesondere auf der der Zuführeinrichtung gegenüber liegenden Seite des Plasmaerzeugungsbereichs angeordnet. Ihre Anordnung und Form ist an die Streuung der zu erwartenden Trajektorien des Materialstrahls angepasst. Sie ist insbesondere länglich ausgebildet, um einer größenabhängigen Ablenkung der Metalltröpfchen durch den Reinigungsgasstrom Rechnung zu tragen.
Prinzipiell ist es möglich, den Materialstrahl durch eine erste Durchtrittsöffnung zum Plasmaerzeugungsbereich zu führen und eine zweite Durchtrittsöffnung auf der der ersten Durchtrittsöffnung entgegen gesetzten Seite des Plasmaerzeugungsbereichs in der Reflexionsfläche des Kollektors anzuordnen.
Vorzugsweise treten mindestens 90 % des nicht-ionisierten Anteils des dem Plasmaerzeugungsbereich von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung zugeführten Materials durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung hindurch. Hierdurch wird eine Ablagerung dieses Materials auf der Reflexionsfläche des Kollektors wirksam vermieden.
Gemäß Anspruch 8 schließt die vom Laser emittierte Strahlung mit der Richtung der Trajektorie des Materialstrahls einen Winkel von mindestens 90° ein. Der Winkel kann auch insbesondere mindestens 100°, insbesondere mindestens 110° betragen. Durch einen stumpfen Winkel wird die Ionisierung des Materials von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung und damit die Erzeugung von EUV-Strahlung verbessert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung gerichteter EUV-Strahlung zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Laser mit der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung synchronisiert. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit der Ionisierung des dem Plasmaerzeugungsbereich mittels der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung zugeführten Materials erhöht.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 10 bis 12 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
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 werden durch die Merkmale der Ansprüche 13 und 14 gelöst. Die Projektionsbelichtungsanlage ist vorzugsweise als Scanner ausgeführt. Die Projektionsbelichtungsanlage hat dann sowohl für das abzubildende Objekt, insbesondere für eine abzubildende Maske oder Retikel, als auch für ein Substrat, auf welches abgebildet wird, insbesondere einen Wafer, einen in einer Scan-Richtung während der Projektionsbelichtung verlagerbaren Halter.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie,
2 schematisch einen Schnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 eine Detailansicht des Bereichs III aus 2,
4 ein exemplarisches Schaubild zur Verdeutlichung der Abhängigkeit der durch einen Reinigungsgasstrom verursachten Ablenkung von Zinntröpfchen von deren Größe, und
5 einer Ansicht gemäß 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 der prinzipielle Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst neben einer Beleuchtungsvorrichtung 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 3 umfasst eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm und einen Kollektor 15. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich um eine Plasmaquelle, insbesondere um eine Laser-Plasmaquelle 23 (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser-Produced Plasma, LPP-Quelle) mit einem Laser 24 und einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung 25. Die LPP-Quelle 23 wird später noch genauer beschrieben. Mittels der LPP-Quelle 23 erzeugte EUV-Strahlung 14 wird von einem Kollektor 15 ausgerichtet, insbesondere gebündelt. Der Kollektor 15 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die EUV-Strahlung 14 im Bereich einer Zwischenfokusebene 16 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 17 trifft. Der Feldfacettenspiegel 17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 18 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 20, 21 und 22 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“). Der Pupillenfacettenspiegel 18 und die Übertragungsoptik 19 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 19 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 18 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
Zur einfacheren Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft nach rechts. Die z-Achse verläuft nach unten. Die Objektebene 6 und die Bildebene 11 verlaufen beide parallel zur xy-Ebene.
Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 parallel zur y-Richtung verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 parallel zur y-Richtung verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird nachfolgend auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Nachfolgend wird die Beleuchtungsvorrichtung 3 näher beschrieben. Zunächst wird der Kollektor 15 näher beschrieben. Der Kollektor 15 umfasst mindestens eine Kollektor-Untereinheit 26, welche auch als Kollektorschale bezeichnet wird. Der Kollektor 15 kann auch mehrere Kollektorschalen 26 aufweisen. Ein entsprechender Kollektor ist beispielsweise aus der DE 10 2007 041 004 A1 , auf die hiermit verwiesen wird, bekannt. Die erfindungsgemäße Durchtrittsöffnung 29 zum Durchtritt von Material 30 von der Plasmaquellen- Zuführeinrichtung 25 kann auch vorteilhaft mit anderen Kollektor-Designs, beispielsweise gitterstrukturierten Kollektorschalen, kombiniert werden.
Im Folgenden wird exemplarisch ein Kollektor 15 mit einer einzigen Kollektor-Untereinheit 26 beschrieben. Im Falle eines Kollektors 15 mit einer Vielzahl von Kollektor-Untereinheiten 26 sind diese entsprechend aufgebaut. Die Kollektor-Untereinheit 26 weist eine Reflexionsfläche 27 zur Reflexion der von der LPP-Quelle 23 emittierten EUV-Strahlung 14 auf. Die Reflexionsfläche 27 ist derart ausgebildet, dass sie eine optische Achse 28 für die Ausbreitung der EUV-Strahlung 14 definiert. Die Reflexionsfläche 27 ist insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur optischen Achse 28 ausgebildet. Sie weist jedoch eine Durchtrittsöffnung 29 zum Durchtritt von Material 30 von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung 25 auf.
Die Durchtrittsöffnung 29 ist außeraxial zur optischen Achse 28 angeordnet. Im Übrigen ist die Reflexionsfläche 27 insbesondere als Ellipsoid-Spiegel ausgebildet.
Die Durchtrittsöffnung 29 ist unrund ausgebildet. Hierunter sei verstanden, dass ihre Form von einer Kreisform abweicht. Ihre Form ist an die zu erwartenden Streuung von Trajektorien 40 des Materials 30 von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung 25 angepasst. Die Durchtrittsöffnung 29 weist in einer ersten Richtung, insbesondere in Richtung der optischen Achse 28, eine um mindestens 10%, insbesondere mindestens 50%, insbesondere mindestens 100% größere Gesamtausdehnung auf als in einer hiervon verschiedenen zweiten Richtung, insbesondere einer Richtung senkrecht hierzu.
Die Durchtrittsöffnung 29 kann insbesondere, wie in 3 dargestellt, elliptisch ausgebildet sein. Hierbei liegt die Länge der großen Halbachse im Bereich von 1 cm bis 20 cm, insbesondere im Bereich von 2 cm bis 10 cm, insbesondere im Bereich von 2,5 cm bis 5 cm. Die Länge der kurzen Halbachse liegt insbesondere im Bereich von 0,1 cm bis 1 cm, insbesondere im Bereich von 0,3 cm bis 0,7 cm, insbesondere bei ca. 0,5 cm. Andere Abmessungen sind jedoch ebenfalls denkbar. Die Durchtrittsöffnung 29 weist insbesondere eine numerische Exzentrizität von mindestens 0,1, insbesondere mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,7 auf.
Die Durchtrittsöffnung 29 kann auch eine von einer Ellipse abweichende Form aufweisen. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass die Trajektorien 40 der Metalltröpfchen stets eine gewisse Streuung aufweisen, wobei kleinere Tröpfchen eine größere Streubreite aufweisen.
Die Durchtrittsöffnung 29 weist vorzugsweise eine Größe von höchstens 2 cm², insbesondere höchstens 1 cm² auf. Die Größe der Durchtrittsöffnung 29 entspricht insbesondere höchstens 0,05 %, insbesondere höchstens 10 %, insbesondere höchstens 3 %, insbesondere höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,3 %, insbesondere höchstens 0,1 %, insbesondere höchstens 0,05 %, insbesondere höchstens 0,03 % der gesamten Reflexionsfläche 27.
Auf der dem Tröpfchengenerator 25 gegenüberliegenden Seite der Durchtrittsöffnung 29 ist eine Auffangeinrichtung 35 zum Auffangen des durch die Durchtrittsöffnung 29 hindurchtretenden Materials 30 angeordnet. Die Auffangeinrichtung 35 ist austauschbar. Sie kann als Auffangplatte oder als Auffanggefäß ausgebildet sein.
Außerdem kann die Kollektor-Untereinheit 26 zusätzlich zur Durchtrittsöffnung 29 eine Durchlassöffnung 31 zum Durchlass von elektromagnetischer Strahlung 32, insbesondere Laserstrahlung vom Laser 24 aufweisen. Die Durchlassöffnung 31 ist von der Durchtrittsöffnung 29 verschieden. Die Durchlassöffnung 31 kann materialdicht, insbesondere gasdicht abgeschlossen sein. Sie kann insbesondere eine transparente Abdeckung aufweisen. Die Durchlassöffnung 31 ist insbesondere im Bereich der optischen Achse 28 angeordnet. Entsprechend ist der Laser 24 insbesondere derart angeordnet, dass die von ihm emittierte elektromagnetische Strahlung 32 sich in Richtung der optischen Achse 28 ausbreitet.
Die LPP-Quelle 23 umfasst den Laser 24 und die Plasmaquellen-Zuführeinrichtung 25. Letztere ist insbesondere als Tröpfchengenerator ausgebildet. Sie dient der Zuführung des Materials 30 zu einem Plasmaerzeugungsbereich 33. Bei dem den Plasmaerzeugungsbereich 33 zugeführten Material 30 handelt es sich insbesondere um Metalltröpfchen, welche durch die Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung 32 vom Laser 24 ionisiert werden und ein Metallplasma bilden. Die Tröpfchen bilden somit Plasmaquellen, welche insbesondere EUV-Strahlung 14 emittieren. Als Material 30 dient insbesondere Zinn oder Lithium. Die Tröpfchen weisen einen Durchmesser im Bereich von 10 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 50 µm bis 300 µm, insbesondere im Bereich von 100 µm bis 200 µm auf. Der Tröpfchengenerator 25 ist außerhalb der Kollektor-Untereinheit 26 angeordnet. Er ist bezüglich einer Gravitationsrichtung 34 oberhalb der optischen Achse 28 angeordnet. Das Material 30 kann somit aufgrund der Gravitation in Gravitationsrichtung 34 dem Plasmaerzeugungsbereich 33 zugeführt werden.
Der Plasmaerzeugungsbereich 33 befindet sich am Schnittpunkt eines Strahls, dessen Trajektorie 40 von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung 25 durch die Durchtrittsöffnung 29 in der Reflexionsfläche 27 der Kollektor-Untereinheit 26 verläuft.
Der Tröpfchengenerator 25 ist insbesondere derart angeordnet, dass der Plasmaerzeugungsbereich 33 im Bereich eines der beiden Brennpunkte der ellipsoidal ausgebildeten Kollektor-Untereinheit 26 liegt. Der zweite Brennpunkt befindet sich am Schnittpunkt der optischen Achse 28 mit der Zwischenfokusebene 16.
Der Kollektor 15 und der Tröpfchengenerator 25 sind in einer Plasmaerzeugungskammer 36 angeordnet. Diese ist in 2 nur schematisch dargestellt. Die Plasmaerzeugungskammer 36 ist mittels einer Unterdruckeinrichtung 37 evakuierbar. Beim Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 3 herrscht in der Plasmaerzeugungskammer 36 ein Druck von etwa 100 Pa.
Außerdem ist in der Plasmaerzeugungskammer 36 eine Reinigungsgaseinrichtung 38 vorgesehen, mittels welcher ein Reinigungsgasstrom 39 erzeugbar ist. Als Reinigungsgas dient beispielsweise Wasserstoff. Der Reinigungsgasstrom 39 kann eine Geschwindigkeit von bis zu 20 Meter pro Sekunde aufweisen. Die Geschwindigkeit des Reinigungsgasstroms 39 ist insbesondere mittels der Reinigungsgaseinrichtung 38 regulierbar. Die Geschwindigkeit des Reinigungsgasstroms 39 ist insbesondere im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 28. Sie schließt insbesondere einen Winkel von höchstens 10° mit der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 32 vom Laser 24 ein. Die Anordnung und die Größe der Durchtrittsöffnung 29 sind an die Anordnung des Tröpfchengenerators 25 und/oder die Ausrichtung der Kollektor-Untereinheit 26 relativ zur Gravitationsrichtung 34 und/oder die Richtung und Geschwindigkeit des Reinigungsgasstroms 39 angepasst. Hierbei wird insbesondere berücksichtigt, dass der Effekt, welchen der Reinigungsgasstrom 39 auf die Metalltröpfchen vom Tröpfchengenerator 25 hat, abhängig von der Größe der Tröpfchen ist. Diese Abhängigkeit ist exemplarisch in 4 dargestellt. Hierbei sind fünf verschiedene Kurven für Tröpfchen mit einem Durchmesser von 50 µm, 100 µm, 150 µm, 200 µm und 300 µm wiedergegeben. 4 stellt die Verhältnisse für eine Geschwindigkeit des Reinigungsgasstroms 39 von 12 m/s dar. Auf der Abszisse ist die Ablenkung der Tröpfchen wiedergegeben. Die Ordinate zeigt den Abstand vom Tröpfchengenerator 25. Wie der 4 zu entnehmen ist, werden kleinere Tröpfchen stärker abgelenkt als größere Tröpfchen. Der Unterschied in der Ablenkung ist in 3 als Δd gekennzeichnet.
In 3 ist exemplarisch die Position zweier Tröpfchen unterschiedlicher Größe bei ihrem Durchtritt durch die Durchtrittsöffnung 29 dargestellt. Der Unterschied in der Position der Tröpfchen beim Durchtritt durch die Durchtrittsöffnung 29 ist auf die in 4 dargestellte Abhängigkeit der Ablenkung der Tröpfchen von deren Größe zurückzuführen. Die Durchtrittsöffnung 29 ist insbesondere derart angeordnet und dimensioniert, dass sowohl die größten zu erwartenden Tröpfchen vom Tröpfchengenerator 25 als auch die kleinsten zu erwartenden Tröpfchen vom Tröpfchengenerator 25 Trajektorien 40 aufweisen, welche durch die Durchtrittsöffnung 29 hindurchführen. Die Durchtrittsöffnung 29 ist insbesondere derart ausgebildet, dass mindestens 90 % des nicht-ionisierten Anteils des dem Plasmaerzeugungsbereich 33 von dem Tröpfchengenerator 25 zugeführten Materials 30 durch die Durchtrittsöffnung 29 hindurchtritt.
Um die vom Reinigungsgasstrom 39 unabhängige Streuung der Tröpfchen zu berücksichtigen, kann die Durchtrittsöffnung 29 auch eine in Richtung des Reinigungsgasstroms 39 zunehmende freie Weite aufweisen. Sie ist in diesem Fall insbesondere dreiecksförmig ausgebildet. Sie kann abgerundete Ecken aufweisen.
Zur Erzeugung der gerichteten EUV-Strahlung 14 wird die LPP-Quelle 23 mit dem Laser 24 und dem Tröpfchengenerator 25 sowie der Kollektor 15 mit der mindestens einen Kollektor-Untereinheit 26 bereitgestellt. Sodann wird ein die EUV-Strahlung 14 emittierendes Plasma im Plasmaerzeugungsbereich 33 dadurch erzeugt, dass dem Plasmaerzeugungsbereich 33 mittels des Tröpfchengenerators 25 das zu ionisierende Material 30 zugeführt und mittels der elektromagnetischen Strahlung 32 vom Laser 24 ionisiert wird. Hierbei tritt ein Teil des von dem Tröpfchengenerator 25 dem Plasmaerzeugungsbereich 33 zugeführten Materials 30, insbesondere ein nicht-ionisierter Teil desselben, durch die Durchtrittsöffnung 29 hindurch. Dieser Teil wird von der Auffangeinrichtung 35 aufgefangen. Die Durchtrittsöffnung 29 bildet hierbei eine Austrittsöffnung, d.h. der durch die Durchtrittsöffnung 29 hindurchtretende Teil des dem Plasmaerzeugungsbereich 33 zugeführten Materials 30 tritt nach Durchqueren des Plasmaerzeugungsbereichs 33 durch die Durchtrittsöffnung 29 aus dem Kollektor 15 aus. Hierdurch wird eine Ablagerung des Materials 30 auf der Reflexionsfläche 27 des Kollektors 15 vermieden.
Der Laser 24 wird insbesondere getaktet betrieben. Auch der Tröpfchengenerator 25 wird vorzugsweise getaktet betrieben. Er weist beispielsweise eine Tröpfchenrate von 10 kHz auf. Vorzugsweise sind der Tröpfchengenerator 25 und der Laser 24 synchronisiert. Alternativ zu der in 2 dargestellten Ausführungsform kann die Kollektor-Untereinheit 26 wie in 5 dargestellt zwei einander bezüglich des Plasmaerzeugungsbereichs 33 gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen 29 aufweisen. Hierbei bildet die eine Durchtrittsöffnung 29 eine Eintrittsöffnung für die Metalltröpfchen, während die andere Durchtrittsöffnung 29 eine Austrittsöffnung für die Metalltröpfchen bildet. Die Austrittsöffnung ist insbesondere entsprechend dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Eintrittsöffnung ist insbesondere an die Ausbildung des Tröpfchengenerators 25 angepasst. Sie kann insbesondere kreisförmig ausgebildet sein. 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 2010/0258748 A1 [0002]
DE 102007041004 A1 [0037]

Claims

Kollektor (15) zur Ausrichtung von mittels einer EUV Laser-Plasmaquelle (EUV LPP-Quelle) (23) erzeugten EUV-Strahlung (14), a. mit mindestens einer Kollektor-Untereinheit (26) mit mindestens einer Reflexionsfläche (27) zur Reflexion der von der Strahlungsquelle (23) emittierten Strahlung (14), b. wobei die Reflexionsfläche (27) derart ausgebildet ist, dass sie eine optische Achse (28) für die Ausbreitung der auszurichtenden Strahlung (14) definiert, c. wobei die mindestens eine Kollektor-Untereinheit (26) mindestens eine Durchtrittsöffnung (29) für Material (30) von einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) aufweist, und d. wobei die mindestens eine Durchtrittsöffnung (29) zur Anpassung an eine Streuung von zu erwartenden Trajektorien (40) des als Plasmaquellen dienenden Materials (30) in einer ersten Richtung eine um mindestens 10% größere Gesamterstreckung aufweist als in einer hievon verschiedenen zweiten Richtung.
Kollektor (15) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die mindestens eine Durchtrittsöffnung (29) elliptisch ausgebildet ist und eine numerische Exzentrizität von mindestens 0,1 aufweist.
Kollektor (15) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung (29) außeraxial zur optischen Achse (28) angeordnet ist.
Kollektor (15) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kollektor-Untereinheit (26) zusätzlich zur mindestens einen Durchtrittsöffnung (29) mindestens eine Durchlassöffnung (31) zum Durchlass von elektromagnetischer Strahlung (32) zur Ionisierung des als Plasmaquelle dienenden Materials (30) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (3) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit a. einem Kollektor (15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und b. einer EUV-Strahlungsquelle (23).
Beleuchtungsvorrichtung (3) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (23) als EUV Laser-Plasmaquelle mit einem Laser (24) und einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (3) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) relativ zum Kollektor (15) derart angeordnet ist, dass von ihr ausgehendes Material (30) einen Strahl bildet, dessen Trajektorie (40) nach Kreuzen der optischen Achse (28) durch die Durchtrittsöffnung (29) in der Reflexionsfläche (27) der Kollektors (15) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (24) und die Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Trajektorien (40) von einem Plasmaerzeugungsbereich (33) mittels der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) zugeführten Materials (30) mit vom Laser (24) emittierter Strahlung (32) einen Winkel von mindestens 90° einschließt.
Verfahren zur Erzeugung gerichteter EUV-Strahlung (14) umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer EUV LPP-Strahlungsquelle (23) mit einem Laser (24) und einer Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25), – Bereitstellen eines Kollektors (15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, – Erzeugen eines EUV-Strahlung emittierenden Plasmas in einem Plasmaerzeugungsbereich (33) durch Ionisierung von mittels der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) dem Plasmaerzeugungsbereich (33) in einem Strahl zugeführten Material (30) mittels von dem Laser (24) erzeugter Laserstrahlung (32), – wobei ein Teil des von der Plasmaquellen-Zuführeinrichtung (25) dem Plasmaerzeugungsbereich (33) zugeführten Materials (30), durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung (29) hindurchtritt.
Beleuchtungsoptik (4) zur Beleuchtung eines von einer abbildenden Optik (9) abbildbaren Objektfeldes (5) mit einem Kollektor (15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
Beleuchtungssystem (2) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit a. Einer Beleuchtungsvorrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 und b. einer Beleuchtungsoptik (9) zur Beleuchtung eines von einer abbildenden Optik (9) abbildbaren Objektfeldes (5).
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem (2) gemäß Anspruch 11.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Retikels (7), – Bereitstellen eines Wafers (12) mit einer lichtempfindlichen Beschichtung, – Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels (7) auf den Wafer (12) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 12, – Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Wafer (12).
Bauelement hergestellt nach den Verfahren nach Anspruch 13.