DE102012203950A1

DE102012203950A1 - Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102012203950A1
Application number: DE102012203950A
Authority: DE
Inventors: Ingo Sänger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-19
Also published as: US9195057B2; WO2013135532A1; US20140362360A1; CN104169800B; TWI610140B; JP6238140B2; TW201351057A; JP2015511770A; CN104169800A

Abstract

Eine Beleuchtungsoptik (25) für eine Projektionsbelichtungsanlage dient zur Führung von Beleuchtungslicht (16) hin zu einem Beleuchtungsfeld (5), in dem eine Lithographiemaske (7) anordenbar ist. Ein erster Facettenspiegel (19) hat eine Mehrzahl von Einzelspiegeln (26), die Ausleuchtungskanäle zur Führung von Beleuchtungslicht-Teilbündeln (16i) hin zum Beleuchtungsfeld (5) bereitstellen. Die Einzelspiegel (26) tragen jeweils eine Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung. Ein zweiter Facettenspiegel (20) ist dem ersten Facettenspiegel (19) im Strahlengang des Beleuchtungslichts (16) nachgeordnet. Jeweils eine Facette (35) des zweiten Facettenspiegels (20) komplettiert mit mindestens einem der Einzelspiegel (26) des ersten Facettenspiegels (19) den Ausleuchtungskanal zur Führung des Beleuchtungslicht-Teilbündels (16i) hin zum Beleuchtungsfeld (5). Die Einzelspiegel (26) sind so angeordnet, dass das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel (16i) mit einem Einfallswinkel (I) auf den Einzelspiegel (26) einfällt, wodurch eine Einfallsebene definiert ist. Der Einfallswinkel (I) ist so vorgegeben, dass ein Verhältnis Rp/Rs zwischen einer Reflektivität Rp für in der Einfallsebene polarisiertes Beleuchtungslicht (16) und einer Reflektivität Rs für senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Beleuchtungslicht (16) kleiner ist als 0,8. Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, bei der die Beleuchtung zur Erzielung eines optimalen Auflösungsvermögens bei der Projektionsbelichtung anpassbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, zur Führung von Beleuchtungslicht hin zu einem Beleuchtungsfeld, in dem eine Lithographiemaske anordenbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterchips mit Hilfe einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil.
Eine Beleuchtungsoptik für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage ist unter anderem bekannt aus der US 2011/0001947 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Beleuchtung zur Erzielung eines optimalen Auflösungsvermögens bei der Projektionsbelichtung anpassbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit dem in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass insbesondere aufgrund der Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung der Einzelspiegel über eine Reflexionsgeometrie an den Einzelspiegeln eine Polarisationsauswahl des Beleuchtungslichts erfolgen kann. Diese Polarisationsauswahl geschieht dadurch, dass senkrecht zur Einfallsebene der Reflexion am jeweiligen Einzelspiegel polarisiertes Beleuchtungslicht gegenüber parallel zur Einfallsebene polarisiertem Beleuchtungslicht bevorzugt reflektiert wird. Aus im Wesentlichen unpolarisiert auf die Facettenspiegel-Anordnung einfallendem Beleuchtungslicht kann auf diese Weise gezielt Beleuchtungslicht mit in einer Vorzugsrichtung polarisierten Beleuchtungslicht-Teilbündeln erzeugt werden. Hierdurch kann eine Beleuchtung des Beleuchtungsfelds geschaffen werden, bei der, insbesondere abhängig vom Beleuchtungswinkel, jeweils gezielt diejenige Polarisation zum Einsatz kommt, die zur Erfüllung anspruchsvoller Auflösungsvorgaben erforderlich ist. Das Verhältnis Rp/Rs kann kleiner sein als 0,7, kann kleiner sein als 0,6, kann kleiner sein als 0,5, kann kleiner sein als 0,4, kann kleiner sein als 0,3, kann kleiner sein als 0,2, kann kleiner sein als 0,1, kann kleiner sein als 0,05, kann kleiner sein als 0,02, kann kleiner sein als 0,01, kann kleiner sein als 1 × 10^–3, kann kleiner sein als 1 × 10^–4 und kann kleiner sein als 1 × 10^–5. Insbesondere kann das Verhältnis Rp/Rs exakt 0 betragen; es kann also über die Reflexion am jeweiligen Einzelspiegel die in der Einfallsebene polarisierte Komponente des jeweiligen Beleuchtungslicht-Teilbündels vollständig unterdrückt werden. In der Regel komplettiert eine Facette des zweiten Facettenspiegels zusammen mit einer Gruppe von Einzelspiegeln des ersten Facettenspiegels einen Gruppen-Ausleuchtungskanal, zu dem diese Facette des zweiten Facettenspiegels und eine Gruppe von Einzelspiegeln des ersten Facettenspiegels gehören. Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bekannt aus der US 2011/0001947 A1 . Das Verhältnis Rp/Rs kann über den Einfallswinkel des jeweiligen Beleuchtungslicht-Teilbündels auf dem Einzelspiegel vorgegeben werden und hängt, je nach Aufbau der Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung, fein von diesem Einfallswinkel ab.
Einfallswinkel nach Anspruch 2 sind zur Vorgabe eines Verhältnisses Rp/Rs, welches die senkrecht zur Einfallsebene schwingende Polarisationskomponente bevorzugt, besonders geeignet. Eine Abweichung des Einfallswinkels vom Brewster-Winkel kann kleiner sein als 20°, kann kleiner sein als 10°, kann kleiner sein als 5°, kann kleiner sein als 3°, kann kleiner sein als 2° oder kann kleiner sein als 1°. Insbesondere kann der Einfallswinkel exakt mit dem Brewster-Winkel übereinstimmen.
Rotationssymmetrisch angeordnete Träger nach den Ansprüchen 3 und 4 ermöglichen Reflexionsgeometrien für die Beleuchtungslicht-Teilbündel an den Facettenspiegeln, bei denen Einfallswinkel zum Einsatz kommen, die nur wenig von einem mittleren Einfallswinkel abweichen, wobei dann der mittlere Einfallswinkel derjenige ist, der zur Vorgabe des gewünschten Verhältnisses Rp/Rs zum Einsatz kommt.
Ein ringförmiger Facetten-Träger nach Anspruch 5 ermöglicht insbesondere eine tangentiale Polarisation bei der Beleuchtung des Beleuchtungsfelds, bei der ein Objekt im Beleuchtungsfeld unabhängig vom Beleuchtungswinkel senkrecht zur Einfallsebene des Beleuchtungslichts auf dem Objekt polarisiert beleuchtet werden kann.
Eine abschnittsweise Beleuchtung des Beleuchtungsfelds nach Anspruch 6 ermöglicht eine Anordnung der Beleuchtungsoptik nach Art des spekularen Reflektors, wie dies, abgesehen von der Polarisationsvorgabe, beispielsweise aus der US 2006/0132747 A1 bekannt ist. Der beleuchtete Abschnitt des Beleuchtungsfelds kann kleiner sein als 50 % des gesamten Beleuchtungsfelds oder kann noch kleiner sein, z. B. 1/3, 1/4, 1/6 oder einen noch kleineren Bruchteil des gesamten Beleuchtungsfelds umfassen.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 7, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 9 und eines Bauteils nach Anspruch 10 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Das Bauteil kann mit extrem hoher Strukturauflösung hergestellt sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Halbleiterchip mit extrem hoher Integrations- bzw. Speicherdichte hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie, wobei eine Beleuchtungslichtführung in einer Beleuchtungsoptik schematisch und nicht erfindungsgemäß dargestellt ist;
2 ebenfalls in einem Meridionalschnitt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführung der Beleuchtungsoptik im Bereich einer Strahlführung von Beleuchtungslicht über zwei Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik hin zu einem Beleuchtungsfeld;
3 eine Ausschnittsvergrößerung im Bereich des Details III in 2;
4 in einem Diagramm eine Abhängigkeit einer Reflexion R des Beleuchtungslichts von einem Einfallswinkel I auf einem Einzelspiegel eines ersten Facettenspiegels der Beleuchtungsoptik nach 2, aufgetragen einerseits für senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Beleuchtungslicht (S) und für parallel zur Einfallsebene polarisiertes Beleuchtungslicht (P);
5 in einer zur 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung der Beleuchtungsoptik, wobei Beleuchtungslicht-Teilbündel, die über Facetten eines zweiten Facettenspiegels der Beleuchtungsoptik geführt werden, jeweils einen Abschnitt des Beleuchtungsfeldes beleuchten, also nicht das gesamte Beleuchtungsfeld;
6 die Beleuchtungsoptik nach 2, wobei zusätzlich eine Polarisationsverteilung einer Beleuchtung eines Feldpunktes des Beleuchtungsfelds abhängig vom Beleuchtungswinkel dargestellt ist (tangentiale Polarisation); und
7 eine Aufsicht auf die Polarisationsverteilung nach 6.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithographie. Zur Projektionsbelichtungsanlage 1 gehört eine Licht- bzw. Strahlungsquelle 2. Ein Beleuchtungssystem 3 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines mit einem Objektfeld 5 zusammenfallenden Beleuchtungsfeldes in einer Objektebene 6. Das Beleuchtungsfeld kann auch größer sein als das Objektfeld 5. Belichtet wird hierbei ein Objekt in Form eines im Objektfeld 5 angeordneten Retikels 7, das von einem Objekt- beziehungsweise Retikelhalter 8 gehalten ist. Das Retikel 7 wird auch als Lithographiemaske bezeichnet. Der Objekthalter 8 ist über einen Objektverlagerungsantrieb 9 längs einer Verlagerungsrichtung verlagerbar. Eine Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 synchronisiert zum Objekthalter 8 ebenfalls längs der Verlagerungsrichtung verlagerbar.
Bei der Strahlungsquelle 2 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. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron oder auf einem freien Elektronenlaser (FEL) basiert, ist für die Strahlungsquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung 16, die von der Strahlungsquelle 2 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 17 propagiert die EUV-Strahlung 16 durch eine Zwischenfokusebene 18, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 19 trifft. Der Feldfacettenspiegel 19 ist ein erster Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der erste Facettenspiegel 19 hat eine Vielzahl von Einzelspiegeln, die in der 1 nicht dargestellt sind. Der erste Facettenspiegel 19 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 16 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet. Das Beleuchtungslicht 16 fällt auf den ersten Facettenspiegel 19 unpolarisiert ein, also mit einer gleichverteilten Polarisation. Vor dem ersten Facettenspiegel 19 schwingen also Polarisationsvektoren des Beleuchtungslichts 16 senkrecht zur Einfallsachse k gleichverteilt in allen Richtungen parallel zur xy-Ebene.
Nach dem ersten Facettenspiegel 19 wird die EUV-Strahlung 16 von einem Pupillenfacettenspiegel 20 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist ein zweiter Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Zwischenfokusebene 18 und zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist oder mit dieser Pupillenebene zusammenfällt. Der Pupillenfacettenspiegel 20 hat eine Mehrzahl von Pupillenfacetten, die in der 1 nicht dargestellt sind. Mit Hilfe der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 20 und einer nachfolgenden abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 21 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 22, 23 und 24 werden Einzelspiegel-Gruppen des Feldfacettenspiegels 19 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 24 der Übertragungsoptik 21 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 12 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts und parallel zur Verlagerungsrichtung des Objekthalters 9 und des Waferhalters 14. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 12.
Die x-Dimension über das Objektfeld 5 bzw. das Bildfeld 11 wird auch als Feldhöhe bezeichnet.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 ist der Feldfacettenspiegel 19 der erste Facettenspiegel und der Pupillenfacettenspiegel 20 ist der zweite Facettenspiegel im Strahlengang des Beleuchtungslichts 16. Die Facettenspiegel 19, 20 können ihre Funktion auch vertauschen. So kann es sich beim ersten Facettenspiegel 19 um einen Pupillenfacettenspiegel handeln, der dann in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 oder in einer hierzu konjugierten Ebene angeordnet ist, und beim zweiten Facettenspiegel 20 kann es sich um einen Feldfacettenspiegel handeln, der dann in einer Feldebene angeordnet ist, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Der erste Facettenspiegel 19 hat bei der Beleuchtungsoptik 25 eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 26, die Ausleuchtungskanäle zur Führung von Beleuchtungslicht-Teilbündeln 16 _i hin zum Objektfeld bzw. Beleuchtungsfeld 5 bereitstellen. Die Einzelspiegel 26 sind auf einem Einzelspiegel-Träger 27 angeordnet. Der Einzelspiegel-Träger 27 ist zu einer Einfallsachse k des Beleuchtungslichts 16 rotationssymmetrisch ausgebildet, die parallel zur z-Achse verläuft. Der Einzelspiegel-Träger 27 ist mit einer parallel zur xy-Ebene angeordneten runden Trägerfläche 28 ausgeführt. Der Einzelspiegel-Träger 27 liegt zwischen dem einfallenden Beleuchtungslicht 16 und dem Objektfeld 5.
Die Einzelspiegel 26 können quadratische oder rechteckige Reflexionsflächen aufweisen, die auf dem Einzelspiegel-Träger 27 dicht gepackt angeordnet sind. Auch andere Formen von Einzelspiegeln, die eine möglichst lückenlose Belegung der Reflexionsfläche des ersten Facettenspiegels 19 ermöglichen, können eingesetzt sein. Derartige alternative Einzelspiegel-Formen sind aus der mathematischen Theorie der Parkettierung bekannt. In diesem Zusammenhang sei verwiesen auf die in der US 2011/0001947 A1 angegebenen Referenzen.
Je nach Ausführung des ersten Facettenspiegels 19 haben die Einzelspiegel 26 x/y-Erstreckungen im Bereich beispielsweise von 100 µm × 100 µm bis beispielsweise 5 mm × 5 mm. Die Einzelspiegel 26 können so geformt sein, dass sie eine bündelnde Wirkung für das Beleuchtungslicht 16 haben.
Die Einzelspiegel 26 können eine Anordnung auf dem Einzelspiegel-Träger 27 haben, die rotationssymmetrisch zur Einfallsachse k des Beleuchtungslichts 16 ist. Diese Anordnung kann beispielsweise in einer Mehrzahl von konzentrischen Ringen von Einzelspiegeln 26 auf dem Einzelspiegel-Träger 27 ausgeführt sein, wobei das Zentrum dieser Einzelspiegel-Anordnung mit einem Durchstoßpunkt der Einfallsachse k des Beleuchtungslichts 16 durch die Trägerfläche 28 zusammenfällt.
Im Meridionalschnitt nach 2 sind beispielhaft vier der Einzelspiegel 26 dargestellt. Bei einer realen Ausführung eines ersten Facettenspiegels 19 ist die Anzahl der Einzelspiegel 26 sehr viel höher. Insgesamt hat der erste Facettenspiegel 19 mehrere Hundert bis mehrere Tausend der Einzelspiegel 26.
Eine gesamte Reflexionsfläche des ersten Facettenspiegels 19, die sich aus den Reflexionsflächen der Einzelspiegel 26 zusammensetzt, hat je nach Ausführung des ersten Facettenspiegels 19 eine Ausdehnung von beispielsweise 300 mm × 300 mm oder 600 mm × 600 mm.
Jeder der Einzelspiegel 26 ist zur individuellen Ablenkung von auftreffendem Beleuchtungslicht 16 jeweils mit einem Aktor beziehungsweise Aktuator 29 verbunden, wie in der 2 anhand des obersten dargestellten Einzelspiegels 26 angedeutet. Die Aktuatoren 29 sind auf der einer reflektierenden Seite der Einzelspiegel 26 abgewandten Seite jedes der Einzelspiegel 26 angeordnet. Die Aktuatoren 29 können beispielsweise als Piezo-Aktuatoren ausgeführt sein. Ausgestaltungen derartiger Aktuatoren sind vom Aufbau von Mikrospiegel-Arrays her bekannt.
Jeder der Einzelspiegel 26 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-Reflexionsflächen der jeweiligen Einzelspiegel 26.
Die Reflexionsflächen der Einzelspiegel 26 tragen Mehrlagen-Reflexionsbeschichtungen. 3 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung im Bereich einer Reflexionsfläche eines der Einzelspiegel 26. Auf einem Einzelspiegel-Grundkörper 30 sind Reflexionsschichten 31, 32 aufgebracht, bei denen es sich um alternierende Schichten aus Molybdän (Mo) und Silizium (Si) handeln kann. Dargestellt ist in der 3 beispielhaft eine Bilage 31, 32 mit jeweils einer Mo-Schicht und einer Si-Schicht. Eine Gesamt-Reflexionsbeschichtung 33 kann eine Mehrzahl derartiger Bilagen 31, 32 aufweisen, beispielsweise 5, 10, 20, 30 oder noch mehr derartiger Bilagen.
Die Einzelspiegel 26 des ersten Facettenspiegels 19 sind so angeordnet, dass das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 _i mit einem Einfallswinkel I zu einer Normalen N auf der Einzelspiegel-Reflexionsfläche auf den Einzelspiegel 26 einfällt, der bei der Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i an diesem Einzelspiegel 26 eine s-Polarisation im Vergleich zu einer s-Polarisation im Vergleich zu einer p-Polarisation gezielt bevorzugt. Bei der s-Polarisation handelt es sich um die Polarisationsrichtung des Beleuchungslicht-Teilbündels 16 _i, die senkrecht zur Einfallsebene (Zeichenebene der 3) des Einzelspiegels 26 schwingt. Bei der p-Polarisation handelt es sich um diejenige Polarisation des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i, die in der Einfallsebene des Einzelspiegels 26 schwingt. Die s-Polarisation ist in der 2 mit durchkreuzten Kreisen angedeutet. Die p-Polarisation ist in der 2 durch einen senkrecht zur Einfallsachse k angeordneten Doppelpfeil angedeutet. Die s-Polarisation ist in der 3 durch große Punkte auf den Strahlweg des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i dargestellt. Die p-Polarisation ist durch Doppelpfeile auf dem Strahlweg des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i dargestellt. Die Bevorzugung der s-Polarisation gegenüber der p-Polarisation bei der Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i an dem Einzelspiegel 26 ist derart, dass ein Verhältnis Rp/Rs zwischen einer Reflektivität Rp für das p-polarisierte Beleuchtungslicht 16 und einer Reflektivität Rs für das s-polarisierte Beleuchtungslicht 16 kleiner ist als 0,8. Diese Bevorzugung der s-Polarisation ist in der 3 dadurch verdeutlicht, dass nach der Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i am Einzelspiegel 26 die p-Polarisationskomponente durch einen im Vergleich zum einfallenden Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 _i kürzeren Doppelpfeil wiedergegeben ist, wobei die s-Polarisationskomponente durch die Reflexion am Einzelspiegel 26 in ihrer Stärke geringer beeinflusst ist, was durch Punkte auf dem Ausstrahlweg des ausfallenden Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i verdeutlicht ist, die genauso groß sind wie die Punkte auf dem einfallenden Strahl.
Die Abhängigkeit der Reflektivitäten Rs, Rp vom Einfallswinkel I verdeutlicht 4. Rs steigt bei einem Einfallswinkel I = 0° (senkrechte Inzidenz) von einem Wert von 0,6 R₀ monoton bis zu einem Maximalwert R₀ bei einem in der Praxis maximalen Einfallswinkel von 85° an.
Die Reflektivität Rp fällt ausgehend vom Wert 0,6 R₀ beim Einfallswinkel I = 0 zunächst monoton bis auf eine Reflektivität Rp = 0 bei einem Brewster-Einfallswinkel I_B ab, der im Bereich eines Einfallswinkels von 45° liegt. Für Einfallswinkel I > I_B steigt die Reflektivität Rp monoton wieder an bis zu einem Wert von etwa 0,8 R₀ beim in der Praxis maximalen Einfallswinkel von etwa 85°. Das Verhältnis Rp/Rs ist in einem Bereich von Einfallswinkeln I ab einem Wert von etwa I ≥ 20° kleiner als 0,8. Für Einfallswinkel I im Bereich des Brewster-Winkels I_B wird dieses Verhältnis kontinuierlich kleiner, je nachdem, wie nahe der tatsächliche Einfallswinkel I am Brewster-Winkel I_B liegt. Beim Brewster-Winkel I_B selbst liegt das Verhältnis Rp/Rs bei 0.
Je nach Anordnung des Einzelspiegels 26 kann der Einfallswinkel I auf diesem Einzelspiegel 26 so vorgegeben sein, dass ein Verhältnis Rp/Rs resultiert, das kleiner ist als 0,7, das kleiner ist als 0,6, das kleiner ist als 0,5, das kleiner ist als 0,4, das kleiner ist als 0,3, das kleiner ist als 0,2, das kleiner ist als 0,1, das kleiner ist als 0,05, das kleiner ist als 0,02, das kleiner ist als 0,01, das kleiner ist als 1 × 10^–3, das kleiner ist als 1 × 10^–4, das kleiner ist als 1 × 10^–5 oder das sogar noch kleiner ist.
Für den Einfallswinkel I, unter dem das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 _i auf den jeweiligen Einzelspiegel 26 einfällt, kann je nach Orientierung des Einzelspiegels 26 ein Vorgabewert I–I_B, also eine Abweichung zum Brewster-Winkel I_B, erreicht werden, dessen Betrag kleiner ist als 25°, kleiner ist als 20°, kleiner ist als 10°, kleiner ist als 5°, kleiner ist als 3°, kleiner ist als 2°, kleiner ist als 1° und insbesondere genau beim Brewster-Winkel I_B liegt.
Diese Vorgabewerte für die Einfallswinkel I können von einer zentralen Steuereinrichtung 34 der Beleuchtungsoptik 25 überwacht werden, die in nicht dargestellter Weise mit den Aktuatoren 29 der Einzelspiegel 26 in Signalverbindung steht. Über eine Look-Up-Tabelle können diese Vorgabewerte auch mit Sollwerten für das zu erreichende Reflektivitätsverhältnis Rp/Rs verknüpft sein.
Der zweite Facettenspiegel 20 ist dem ersten Facettenspiegel 19 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 nachgeordnet (vgl. 2). Jeweils eine Facette 35 des zweiten Facettenspiegels 20 komplettiert mit mindestens einem der Einzelspiegel 26 des ersten Facettenspiegels 19 den Ausleuchtungskanal zur Führung des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i hin zum Beleuchtungsfeld 5. In der Regel ist die Anordnung so, dass eine der Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20 zusammen mit einer Gruppe der Einzelspiegel 26 des ersten Facettenspiegels 19 einen Gruppen-Ausleuchtungskanal für mehrere Teilbündel 16 _i komplettiert, zu dem diese Facette 35 des zweiten Facettenspiegels 20 und eine Gruppe von Einzelspiegeln 26 des ersten Facettenspiegels 19 gehören. Diese Gruppe der Einzelspiegel 26 des ersten Facettenspiegels 19 führt Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 _i also allesamt über genau die gleiche Facette 35 des zweiten Facettenspiegels 20 hin zum Beleuchtungsfeld 5.
Über die Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i an der Facette 35 des zweiten Facettenspiegels 20 wird die s-Polarisation des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i nochmals bevorzugt, da auch hier eine Reflexion mit einem deutlich von 0 verschiedenen Einfallswinkel I erfolgt. Diese Bevorzugung der s-Polarisation ist auch in der 2 angedeutet. Dort ist die s-Polarisation des Beleuchtungslichts 16 durch einen durchgekreuzten Kreis und die p-Polarisation durch einen senkrecht zur Einfallsachse k und in der Zeichenebene der 2 liegenden Doppelpfeil verdeutlicht. Durch die zweifache Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i einmal an einem der Einzelspiegel 26 und ein zweites Mal an einer der Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20 resultiert beim auf das Beleuchtungsfeld 5 treffenden Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i eine fast vollständige oder sogar ganz vollständige s-Polarisation.
Die Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20 sind auf einem Facetten-Träger 36 angeordnet, der in der 2 gestrichelt angedeutet ist. Dieser Facetten-Träger 36 ist ringförmig ausgebildet. Der Facetten-Träger 36 ist zur Einfallsachse k des Beleuchtungslichts 16 rotationssymmetrisch ausgebildet. Entsprechend rotationssymmetrisch ist die Anordnung der Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20 auf dem Facettenträger 36.
Die Beleuchtungsoptik 25 ist insgesamt zur Einfallsachse k rotationssymmetrisch angeordnet. Die Einfallsachse k durchtritt ein Zentrum des Beleuchtungsfeldes 5. Die Einfallsachse k steht senkrecht auf der Objektebene 6.
Die Rotationssymmetrie der Anordnung der Einzelspiegel 26 des ersten Facettenspiegels 19 und der Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20 ermöglicht eine jedenfalls in guter Näherung rotationssymmetrische Strahlführung der Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 _i zur Einfallsachse k.
Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20, die zur Reflexion von Beleuchtungslicht-Teilbündeln 16 _i vorgesehen sind, die von Einzelspiegeln 26 des ersten Facettenspiegels 19 in der xz-Ebene abgelenkt werden, sind in der 2 gestrichelt auf Höhe der Einfallsachse k dargestellt. Diese Feldfacetten 35 liegen aufgrund der ringförmigen Gestaltung des Facetten-Trägers 36 natürlich entsprechend zur Zeichenebene der 2 sowohl in positiver als auch in negativer x-Richtung von der Einfallsachse k beanstandet. Entsprechende Facetten 35 sind in Umfangsrichtung um die Einfallsachse k auf dem Facetten-Träger 36 gleich verteilt angeordnet, sodass sich die im Grundsatz rotationssymmetrische Reflexionsanordnung für die Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 _i ergibt. Es resultiert für jeden Punkt auf dem Beleuchtungsfeld 5 eine Beleuchtung mit tangential polarisiertem Beleuchtungslicht 16. Dies ist für einen Beleuchtungsfeldpunkt 37 stärker im Detail in den 6 und 7 dargestellt.
Aus jeder Beleuchtungsrichtung trifft das Beleuchtungslicht 16 s-polarisiert auf dem Beleuchtungsfeldpunkt 37 auf. Da aufgrund der ringförmigen Anordnung der Feldfacetten 35 der Beleuchtungsfeldpunkt 37 mit einer ringförmigen Beleuchtungswinkelverteilung 38 beleuchtet wird (der Beleuchtungsfeldpunkt 37 „sieht“ eine ringförmige Lichtquelle), ergibt sich an jeder Stelle dieser ringförmigen Beleuchtungswinkelverteilung 38, angedeutet durch einen Kreis in der 7, eine s-Polarisation, die sich zu einer tangentialen Polarisation ergänzt. An jeder Stelle der ringförmigen Beleuchtungswinkelverteilung 38 schwingt ein Polarisationsvektor 39 tangential zur Beleuchtungswinkelverteilung 38.
Aufgrund dieser tangentialen Polarisation kann das Retikel 7 im Beleuchtungsfeld 5 unabhängig vom Beleuchtungswinkel mit s-polarisiertem Beleuchtungslicht 16 beleuchtet werden. Diese Beleuchtung ermöglicht eine optimierte Strukturauflösung bei Verwendung der Beleuchtungsoptik 25 als Bestandteil der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Mit der Beleuchtungsoptik 25 kann das Beleuchtungsfeld 5 mit Beleuchtungswinkeln beleuchtet werden, die größer sind als ein unterer Grenzwert für den Beleuchtungswinkel, der vorgegeben wird durch eine zentrale Abschattung des Strahlengangs des Beleuchtungslichts 16, welche durch den Einzelspiegel-Träger 27 vorgegeben wird.
Mit der Beleuchtungsoptik 25 kann ein annulares Beleuchtungssetting oder auch ein Multipol-Beleuchtungssetting, z. B. ein Dipol-Beleuchtungssetting oder ein Quadrupol-Beleuchtungssetting, z. B. ein C-Quad-Beleuchtungssetting realisiert werden.
5 zeigt eine weitere Ausführung einer Beleuchtungsoptik 40, die an Stelle der Beleuchtungsoptik 25 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 sowie 6 und 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Beleuchtungsoptik 40 ist das Beleuchtungslicht 16 so geführt, dass über einen Ausleuchtungskanal, über den das Beleuchtungslicht 16 über eine der Facetten 35 des zweiten Facettenspiegels 20 geführt ist, ein Abschnitt 5 _i des Beleuchtungsfelds 5 beleuchtet wird, der kleiner ist als 80 % des gesamten Beleuchtungsfelds 5. Der Beleuchtungsfeld-Abschnitt 5 _i kann 50 % des gesamten Beleuchtungsfeldes 5 abdecken oder einen noch kleineren Bruchteil, also z. B. 1/3, 1/4, 1/6, oder auch einen noch kleineren Bruchteil, z. B. 1/10, 1/20 oder 1/50, des gesamten Beleuchtungsfelds 5.
Die Beleuchtungsoptik 40 kann hinsichtlich der Anordnung der beiden Facettenspiegel 19, 20 nach Art eines spekularen Reflektors ausgebildet sein, der, abgesehen von der polarisierenden Wirkung der Einzelspiegel 26 und der Facetten 35, aus der US 2006/0132747 A1 bekannt ist.
Bei der Ausführung nach 5 hat der Beleuchtungsfeld-Abschnitt 5 _i in der y-Richtung etwa ein Viertel der y-Erstreckung des gesamten Beleuchtungsfeldes 5.
Bei der Projektionsbelichtung mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 im Objektfeld 5 auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer 13 im Bildfeld 11 zur lithografischen Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Hierbei werden das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0001947 A1 [0002, 0005, 0027]
US 2006/0132747 A1 [0009]
US 6859515 B2 [0020]
EP 1225481 A [0020]
US 20060132747 A1 [0053]

Claims

Beleuchtungsoptik (25; 40) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) zur Führung von Beleuchtungslicht (16) hin zu einem Beleuchtungsfeld (5), in dem eine Lithographiemaske (7) anordenbar ist, – mit einem ersten Facettenspiegel (19) mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln (26), die Ausleuchtungskanäle zur Führung von Beleuchtungslicht-Teilbündeln (16 _i) hin zum Beleuchtungsfeld (5) bereitstellen, – wobei die Einzelspiegel (26) jeweils eine Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung (33) tragen, – mit einem zweiten Facettenspiegel (20) der dem ersten Facettenspiegel (19) im Strahlengang des Beleuchtungslichts (16) nachgeordnet ist, wobei jeweils eine Facette (35) des zweiten Facettenspiegels (20) mit mindestens einem der Einzelspiegel (26) des ersten Facettenspiegels (19) den Ausleuchtungskanal zur Führung des Beleuchtungslicht-Teilbündels (16 _i) hin zum Beleuchtungsfeld (5) komplettiert, – wobei die Einzelspiegel (26) so angeordnet sind, dass das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel (16 _i) mit einem Einfallswinkel (I) auf den Einzelspiegel (26) einfällt, wodurch eine Einfallsebene definiert ist, – wobei der Einfallswinkel (I) so vorgegeben ist, dass ein Verhältnis Rp/Rs zwischen – einer Reflektivität Rp für in der Einfallsebene polarisiertes Beleuchtungslicht (16) und – einer Reflektivität Rs für senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Beleuchtungslicht (16) – kleiner ist als 0,8.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel (I), unter dem das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel (16 _i) auf den Einzelspiegel (26) einfällt, um maximal 25° von einem Brewster-Winkel I_B der Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung (33) abweicht.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspiegel (26) auf einem zu einer Einfallsachse (k) des auf den ersten Facettenspiegel (19) einfallenden Beleuchtungslichts (16) rotationssymmetrisch ausgebildeten Einzelspiegel-Träger (27) angeordnet sind.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (35) des zweiten Facettenspiegels (20) auf einem zu einer Einfallsachse (k) des auf den ersten Facettenspiegel (19) einfallenden Beleuchtungslichts (16) rotationssymmetrisch ausgebildeten Facetten-Träger (36) angeordnet sind.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Facetten-Träger (36) ringförmig ausgebildet ist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptik (40) so ausgeführt ist, dass über einen Ausleuchtungskanal, über den das Beleuchtungslicht (16) über eine Facette (35) des zweiten Facettenspiegels (20) geführt ist, ein Abschnitt (5 _i) des Beleuchtungsfelds (5) beleuchtet wird, der kleiner ist als 80 % des gesamten Beleuchtungsfelds (5).
Beleuchtungssystem (3) mit einer Beleuchtungsoptik (25; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einer Projektionsoptik (10), über die ein Objektfeld, welches im Beleuchtungsfeld (5) angeordnet ist, in ein Bildfeld (11) abgebildet wird.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem (3) nach Anspruch 7 und einer EUV-Lichtquelle (3).
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Wafers (13), auf den zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels (7), das abzubildende Strukturen aufweist, – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 8, – Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe einer Projektionsoptik (10) der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Bauteil, hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 9.