DE102012213937A1

DE102012213937A1 - Spiegel-Austauscharray

Info

Publication number: DE102012213937A1
Application number: DE102012213937A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra; Stig Bieling
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-05-08

Abstract

Ein Spiegel-Austauscharray (33) hat eine Vielzahl von Einzelspiegeln (21). Das Spiegel-Austauscharray (33) ist zum Austausch eines Spiegel-Unterarrays als Teil eines Spiegel-Arrays ausgebildet, das eine Mehrzahl derartiger Spiegel-Unterarrays aufweist, die auf einem gemeinsamen Unterarray-Träger angeordnet sind. Die Einzelspiegel (21) des Spiegel-Austauscharrays (33) tragen eine hochreflektierende Beschichtung (21a), die für eine Bandbreite von Einfallswinkeln ausgelegt sind, die von den verschiedenen Spiegel-Unterarrays innerhalb des Spiegel-Arrays reflektiert werden. Es resultiert ein Spiegel-Array, das bei einem Ausfall von Einzelspiegeln von Spiegel-Unterarrays vereinfacht gewartet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegel-Austauscharray zum Einsatz in einem Spiegel-Array. Ferner betrifft die Erfindung ein Set mit dem Spiegel-Array und mit mehreren derartigen Spiegel-Austauscharrays, eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Set und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik.
Ein Spiegel-Array zum Einsatz innerhalb einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage ist aus der WO 2009/100856 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau des Spiegel-Arrays mit mehreren Spiegel-Unterarrays für eine vereinfachte Wartung der Beleuchtungsoptik zu nutzen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Spiegel-Austauscharray mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Spiegel-Austauscharray mit einer bezogen auf die Einfallswinkel breitbandigen hochreflektierenden Beschichtung die Möglichkeit schafft, einheitliche Austauschkomponenten für das Spiegel-Array zur Verfügung zu stellen, die in der Fertigung wesentlich kostengünstiger sind, als die spezialisiert für das Spiegel-Array exakt hinsichtlich ihrer hochreflektierenden Beschichtung abgestimmten Spiegel-Unterarrays. Eines der Spiegel-Austauscharrays kann jedes der Spiegel-Unterarrays ersetzen, unabhängig davon, an welcher Stelle des Spiegel-Arrays das Spiegel-Unterarray angeordnet ist, also insbesondere auch unabhängig davon, welche hochreflektierende Spezialbeschichtung das Spiegel-Unterarray aufweist. Die hochreflektierende Beschichtung des Spiegel-Austauscharrays ist so ausgeführt, dass sie alle Einfallswinkel abdeckt, die im Betrieb des Spiegel-Arrays an den verschiedenen Spiegel-Unterarrays auftreten können. Die Einfallswinkel-Bandbreite der hochreflektierenden Beschichtung der Einzelspiegel des Spiegel-Austauscharrays kann im Bereich von 5°, im Bereich von 10°, im Bereich von 15°, im Bereich von 20°, im Bereich von 25° liegen oder sogar noch höher sein. Diese Bandbreite ist deutlich höher als die Bandbreite von hochreflektierenden Beschichtungen bekannter Spiegel-Unterarrays. Das Spiegel-Austauscharray entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Abmessungen, abgesehen von der Ausführung der hochreflektierenden Beschichtung, den Spiegel-Unterarrays des Spiegel-Arrays.
Eine Ausführung nach Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Austauschbarkeit der Spiegel-Unterarrays durch Spiegel-Austauscharrays. Die steckbare Gestaltung kann so sein, dass hierüber auch elektrische Signalverbindungen geschaffen werden.
Die Vorteile eines Sets nach Anspruch 3, entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Spiegel-Austauscharray bereits erläutert wurden. Beim Ausfall von Einzelspiegeln bestimmter Spiegel-Unterarrays steht schnell Ersatz durch jeweils ein Spiegel-Austauscharray zur Verfügung.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 4 und einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Spiegel-Austauscharray und dem Set bereits erläutert wurden.
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. die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 6 kommen die Vorteile des Spiegel-Austauscharrays besonders gut zum Tragen. Die EUV-Lichtquelle kann eine Nutzwellenlänge im Bereich zwischen 5 mit und 30 nm, insbesondere im Bereich von 13 nm, haben. Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht die Herstellung hoch aufgelöster Strukturen, insbesondere die Herstellung von Halbleiterbauelementen, beispielsweise Mikrochips, mit Mikro- bzw. Nanometer-Auflösung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines als Spiegel-Array aus Einzelspiegeln aufgebauten Feldfacetten-Spiegels als Teil einer Beleuchtungsoptik zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
3 eine Ansicht eines Ausschnitts einer Einzelspiegel-Zeile eines Spiegel-Unterarrays bzw. eines Spiegel-Austauscharrays des Facettenspiegels nach 2 aus Blickrichtung III in 2;
4 und 5 stark schematisch verschiedene Formen einer aus den Einzelspiegeln der in der 3 dargestellten Einzelspiegel-Zeile gebildeten Zeilen-Reflexionsfläche in verschiedenen Konfigurationen;
6 perspektivisch ein Spiegel-Austauscharray für den Feldfacetten-Spiegel nach 2;
7 perspektivisch vier der Spiegel-Austauscharrays bzw. gleichartig aufgebauter Spiegel-Unterarrays, aufgesteckt auf einem Unterarray-Träger des Spiegel-Arrays; und
8 eine weitere Ausführung der Beleuchtungsoptik, wobei ein Strahlengang einiger Beleuchtungsstrahlen von EUV-Beleuchtungslicht zwischen einem Zwischenfokus und einem Objektfeld näher im Detail dargestellt ist.
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 einen Zwischenfokus in einer 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. Der Feldfacetten-Spiegel 13 ist als Spiegel-Array ausgeführt, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Der Feldfacetten-Spiegel 13 kann beispielsweise so ausgeführt sein, wie in der DE 10 2006 036 064 A1 beschrieben.
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.
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.
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 hochreflektierende Beschichtung mit einem Mehr- bzw. Viellagensystem 21a auf.
Die Einzelreflexions-Flächen 20a der individuellen Einzelspiegel 21 sind zumindest abschnittsweise plan. Zumindest ein Teil der Einzelspiegel 21 kann auch eine vollständig plan ausgebildete Einzelreflexion-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.
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-Einzel-facetten 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.
Bei der Anordnung nach 3 sind die Einzelspiegel 21 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 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 und hinteren Einzelspiegeln 21 auf. Hierbei können sämtliche Einzelspiegel 21 jeweils eine plane Einzel-Reflexionsfläche aufweisen.
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 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 3 und 4 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.
7 verdeutlicht in einem Detail-Ausschnitt den näheren Aufbau des als Spiegel-Array ausgeführten Feldfacetten-Spiegels 13. Dieser ist unterteilt in eine Mehrzahl von Spiegel-Unterarrays 29, die jeweils eine Mehrzahl der Einzelspiegel 21 aufweisen. Bei der Ausführung nach den 2 und 7 weist jedes der Unterarrays 29 acht Einzelspiegel-Zeilen zu je acht der Einzelspiegel 21 auf, ist jeweils also als 8 × 8-Unterarray aufgebaut. Benachbarte der Unterarrays 29 grenzen über Zwischenräume 30 aneinander an. Diese Zwischenräume 30 haben in der Gesamtreflexionsfläche 20 des Spiegel-Arrays 13 nur eine sehr geringe Ausdehnung im Bereich beispielsweise von 100 μm. Die Zwischenräume 30 können parallel zur x- bzw. zur y-Richtung verlaufen, wie beim Beispiel nach 2 angedeutet, können alternativ aber auch einen Winkel hierzu einnehmen, wie die 7 zeigt. Dieser Winkel zwischen von den Zwischenräumen 30 vorgegebenen Grenzlinien und der Scanrichtung y kann im Bereich von 45° liegen, alternativ aber auch einen anderen Wert einnehmen, beispielsweise 37°.
Das gesamte Spiegel-Array 13, also der Feldfacetten-Spiegel, hat eine Mehrzahl derartiger Unterarrays 29, von denen in der 7 beispielhaft vier quadratisch angeordnete Unterarrays 29 dargestellt sind. Diese Unterarrays 29 sind auf einem gemeinsamen Unterarray-Träger 31 steckbar angeordnet. Die steckbare Ausgestaltung der Unterarrays 29 ist so, dass diese auf der vom Betrachter der 7 abgewandten Seite Ausnehmungen aufweisen, die zu noppenartigen Erhöhungen 32 auf dem Träger 31 passen. Aufgrund der steckbaren Anordnung der Unterarrays 29 auf dem Träger 31 lassen sich die Unterarrays 29 vom Träger 32 bei Bedarf lösen. Aufgrund der komplementären Gestaltung der Erhöhungen 32 zu den unterseitigen Ausnehmungen an den Unterarrays 29 ist eine exakte Positionierung gewährleistet. Über entsprechende Kontaktelemente ist eine Signalverbindung der Unterarrays 29 und der Aktoren 24 mit der Steuereinrichtung 28 gegeben.
6 zeigt ein Spiegel-Austauscharray 33 zum Austausch gegen eines der Spiegel-Unterarrays 29 nach 7. Das Spiegel-Austauscharray 33 ist abgesehen von einer anderen Ausführung des Viellagensystems 21a zur reflektieren Beschichtung auf den Einzelspiegeln 21 des Spiegel-Austauscharrays 33 genauso ausgeführt wie jeweils eines Spiegel-Unterarrays 29.
8 verdeutlicht bei einer Ausführung der Beleuchtungsoptik 34, die an Stelle der Beleuchtungsoptik 4 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann, einen Strahlengang ausgewählter Einzelstrahlen 35 der EUV-Strahlung 10. Dargestellt ist der Strahlengang der Einzelstrahlen 35 ausgehend vom Zwischenfokus in der Zwischenfokusebene 12 bis zum Objektfeld 5, das in der 8 beispielhaft als rechteckiges Objektfeld dargestellt ist. Auch ein gebogenes Objektfeld 5 kann von der Beleuchtungsoptik 34 beleuchtet werden.
Dem Strahlengang der verschiedenen Einzelstrahlen 35 nach 8 ist zu entnehmen, dass diese an den Einzelspiegeln 21 der Spiegel-Unterarrays 29 des Spiegel-Arrays 13 mit deutlich unterschiedlichen Einfallswinkeln reflektiert werden. Entsprechend sind die Spiegel-Unterarrays 29 des Spiegel-Arrays 13 hinsichtlich ihrer hochreflektierenden Viellagensysteme 21a die Einfallswinkel der Einzelstrahlen 35 auf dem jeweiligen Spiegel-Unterarray 29 optimiert. In der Regel ist der Beleuchtungsstrahlengang so, dass randseitige Einzelspiegel 21 des Spiegel-Arrays 13 mit von einem mittleren Einfallswinkel der EUV-Strahlung 10 auf dem Feldfacetten-Spiegel 13 am stärksten abweichenden Einfallswinkeln beaufschlagt werden. Bei Einzelspiegeln der randseitigen Spiegel-Unterarrays 29 kann es also entweder zu Einfallswinkeln relativ nahe an der senkrechten Inzidenz oder zu Einfallswinkeln kommen, die am stärksten von der senkrechten Inzidenz abweichen. Entsprechend ergeben sich Unterschiede in der Auslegung der Schichtstärken und gegebenenfalls auch in den Schichtabfolgen zwischen den hochreflektierenden Viellagensystemen 21a auf den Einzelspiegeln 21 der verschiedenen Spiegel-Unterarrays 29. Einzelspiegel 21 eines Spiegel-Unterarrays 29a, welches mit Einzelstrahlen 35a beaufschlagt wird, kann hinsichtlich der hochreflektierenden Viellagensysteme 21a auf den Einzelspiegeln 21 beispielsweise ausgelegt sein auf Einfallswinkel im Bereich von α = 20°. Einfallswinkel eines Spiegel-Unterarrays 29b, welches mit Einzelstrahlen 35b beaufschlagt wird, kann wiederum mit Einzelspiegeln 21 mit hochreflektierenden Viellagensystemen 21a ausgerüstet sein, welche für Einfallswinkel im Bereich von β = 15° ausgelegt sind. Da die Einzelspiegel 21 jeweils eines der Spiegel-Unterarrays 29 nur mit einer vergleichsweise kleinen Bandbreite an Einfallswinkeln α bzw. β beaufschlagt werden, können die jeweiligen Viellagensysteme 21a dieser Spiegel-Unterarrays exakt abgestimmt sein auf die Position der Spiegel-Unterarrays 29 innerhalb der Beleuchtungsoptik 34 und sogar exakt abgestimmt sein auf die Position der Einzelspiegel 21 innerhalb der jeweiligen Spiegel-Unterarrays 29. In der Praxis ist das gesamte Spiegel-Array 13 daher aufgebaut aus Spiegel-Unterarrays 29, deren hochreflektierende Beschichtungen bzw. deren Viellagensysteme 21a sich jeweils voneinander unterscheiden.
Entsprechend klein kann eine Akzeptanzbandbreite dieser Viellagensysteme 21a für den jeweiligen Einfallswinkel gestaltet sein. Für das Spiegel-Unterarray 29a und 29b kann die Akzeptanzbandbreite der Einfallswinkel beispielsweise bei +/–1° liegen. Das Viellagensystem 21a der Einzelspiegel 21 des Spiegel-Unterarrays 29a ist also nicht für die Einfallswinkel geeignet, mit denen das Spiegel-Unterarray 29b beaufschlagt wird, und umgekehrt.
Das Spiegel-Austauscharray 33 hat im Gegensatz zu den Spiegel-Unterarrays 29 ein Breitband-Viellagensystem, welches für eine deutlich größere Akzeptanzbandbreite an Einfallswinkeln für die EUV-Strahlung 10 ausgelegt ist. Das Spiegel-Austauscharray 33 ist mit einem Breitband-Viellagensystem auf den Einzelspiegeln 21 ausgestattet, welches eine Einfallswinkel-Akzeptanzbandbreite von mindestens 5° hat. Die Einfalls-Akzeptanzbandbreite des Viellagensystems 21a der Einzelspiegel 21 des Spiegel-Austauscharrays 33 kann deutlich höher sein, zum Beispiel 10°, 15°, 20° oder sogar noch höher. Das Spiegel-Austauscharray 33 kann daher zum Austausch für alle der Spiegel-Unterarrays 29 des Spiegel-Arrays 13, also des Feldfacetten-Spiegels 13 genutzt werden. Das Spiegel-Austauscharray 33 kann also beispielsweise zum Austausch gegen das Spiegel-Unterarray 29a oder zum Austausch gegen das Spiegel-Unterarray 29b oder auch zum Austausch gegen ein anderes Spiegel-Unterarray 29 des Spiegel-Arrays 13 eingesetzt werden.
Das Viellagensystem 21a des Spiegel-Austauscharrays 33 stellt also eine Beschichtung dar, die für eine Bandbreite von Einfallswinkeln ausgelegt ist, die von den verschiedenen Spiegel-Unterarrays 29 innerhalb des Spiegel-Arrays 13 reflektiert werden.
Übliche Viellagensystem bestehen aus einer periodischen Anordnung von Molybdän und Silizium. Durch die Wahl der Schichtdicken kann die Reflektivität für einen bestimmten, vorgegebenen Einfallswinkel maximiert werden. Die Reflektivität für genau diesen Einfallswinkel steigt, wenn die Anzahl der periodischen Lagen erhöht wird.
Bei typischerweise ungefähr 50 Lagen geht die Reflektivität in die Sättigung. Dieses bedeutet, daß das Hinzufügen weiterer Lagen zu denn Viellagensystem zu keiner signifikanten Veränderung der Reflektivität für diesen Einfallswinkel führt. Parallel zur Verbesserung der Reflektivität für diesen Einfallswinkel verringert sich der Einfallswinkelbereich, in dem die Reflektivität oberhalb eines gewissen Schwellwertes liegt, zum Beispiel oberhalb von 90%, 75% oder 50% der maximalen Reflektivität.
Für Viellagensysteme aus einer periodischen Anordnung zweier oder mehrerer Materialen bezeichnet man eine Viellagen-System daher als schmalbandig, wenn das Hinzufügen weiterer Lagen nicht mehr zu einer relevanten Veränderung der Schichteigenschaften führt. Führt das Hinzufügen weiterer periodischer Lagen dagegen zu einer relevanten Veränderung der Schichteigenschaften, bezeichnet man dieses Viellagensystem als breitbandig.
Werden zwei verschiedene Viellagensystem aus den selben Materialen, die so ausgelegt sind, daß für im wesentlichen den selben Einfallswinkel der Maximum der Reflektivität vorliegt, so können gemäß der obigen Definition entweder eine breitbandige und eine schmalbandige oder aber zwei schmalbandige Viellagensystem vorliegen – abhängig davon, ob die Anzahl der Lagen bereits jeweils so groß ist, dass Sättigung vorliegt. Im zweiten Fall wäre das Viellagensystem mit der kleineren Lagenzahl breitbandiger und das mit der größeren Lagenzahl schmalbandiger.
Viellagensysteme können auch dadurch breitbandiger ausgelegt werden, indem sie nicht als Monostack, sondern als Bistack, Tristack usw. ausgelegt sind. Solche Viellagensysteme sind zum Beispiel aus der DE 101 55 711 A1 bekannt. Bei diesen besteht das Viellagensystem nicht aus einer periodischen Abfolge von zwei Lagen, sondern aus einer periodischen Abfolge von drei, vier usw. Lagen.
Viellagensysteme können auch mit einem sogenannten „z-Grating” versehen sein. Hierbei wird von einer periodischen Abfolge von Lagen abgewichen, so dass es zu einer z-Abhängigkeit der Lagendicken kommt, wobei mit z die Richtung entlang der Normalen bezeichnet wird. Diese Viellagensysteme können so ausgelegt werden, dass die Reflektivität für einen bestimmten Einfallswinkel erhöht wird. Diese Viellagensysteme können so ausgelegt werden, daß der nutzbare Einfallswinkelbereich vergrößert wird.
Unter nutzbarem Einfallswinkelbereich wird häufig der Winkelbereich verstanden, in dem PV = (max – min)/(max + min) < 20% beträgt. wobei PV ein Maß für eine Reflektivitäts-Variation darstellt, „max” die maximale Reflektivität des Viellagensystems und „min” die minimale Reflektivität des Viellagenssystems im Winkelbereich ist.
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.
Soweit bei einer Inspektion der Projektionsbelichtungsanlage 1 z. B. festgestellt wird, dass bestimme Einzelspiegel 21 von Spiegel-Unterarrays 29 nicht mehr die geforderten Reflektivitäts-Spezifikationen und/oder Verlagerungs-Spezifikationen erfüllen, kann das jeweilige Spiegel-Unterarray 29 durch ein bereit gehaltenes Spiegel-Austauscharray 33 ersetzt werden. Hierzu wird einfach das Spiegel-Unterarray 29 durch das Spiegel-Austauscharray 33 ersetzt, indem dieses Spiegel-Unterarray 29 vom Träger 31 abgesteckt wird und dass Spiegel-Austauscharray an dessen Stelle auf den Träger 31 aufgesteckt wird.
Um diese Austauschbarkeit zu gewährleisten, gehört zum Ausstattungsumfang der Projektions-Belichtungsanlage 1 ein Set, zu dem neben dem Spiegel-Array 13 auch mehrere gleichartig, also insbesondere mit gleicher hochreflektierender Beschichtung der Einzelspiegel 21 mit einem Breitband-Viellagensystem, ausgeführte Spiegel-Austauscharrays 33 gehören.
Nach dem Austausch auch gegebenenfalls mehrerer Spiegel-Unterarrays durch Spiegel-Austauscharrays 33 wird die Performance der Beleuchtungsoptik 4 bzw. 34 neu eingemessen, sodass gegebene Anforderungen insbesondere an die Uniformity und an weitere Beleuchtungsparameter, zum Beispiel Pol-Balance und Telezentrie, erfüllt sind. Details zu diesen Beleuchtungsparametern sind erläutert beispielsweise in der EP 0 952 491 A2 , der DE 10 2008 007 449 A1 und der DE 10 2009 045 491 A
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 mikro- bzw. 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, 0009, 0040, 0056]
DE 102008009600 A1 [0009, 0056]
US 6859515 B2 [0020]
EP 1225481 A [0020]
DE 102006036064 A1 [0021, 0028]
DE 10155711 A1 [0053]
EP 0952491 A2 [0059]
DE 102008007449 A1 [0059]
DE 102009045491 A [0059]

Claims

Spiegel-Austauscharray (33) – mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (21), – wobei das Spiegel-Austauscharray (33) zum Austausch eines Spiegel-Unterarrays (29) als Teil eines Spiegel-Arrays (13) ausgebildet ist, welches eine Mehrzahl derartiger Spiegel-Unterarrays (29) aufweist, die auf einem gemeinsamen Unterarray-Träger (31) angeordnet sind, – wobei die Einzelspiegel (21) des Spiegel-Austauscharrays (33) eine hochreflektierende Beschichtung (21a) tragen, die für eine Bandbreite von Einfallswinkeln ausgelegt sind, welche von den verschiedenen Spiegel-Unterarrays (29) innerhalb des Spiegel-Arrays (13) reflektiert werden.
Austauscharray nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses auf den Unterarray-Träger (31) steckbar ausgestaltet ist.
Set – mit einem Spiegel-Array (13) mit einer Mehrzahl von Spiegel-Unterarrays (29), die auf einem gemeinsamen Unterarray-Träger (31) angeordnet sind, – mit mehreren gleichartig aufgebauten Spiegel-Austauscharrays (33) nach Anspruch 1 oder 2.
Beleuchtungsoptik (4; 34) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (5) mit mindestens einem Set nach Anspruch 3.
Projektionsbelichtungsanlage – mit einer Beleuchtungsoptik (4; 34) nach Anspruch 4, – mit einer Projektionsoptik (7) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (8).
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine EUV-Lichtquelle (3).