DE102012216478A1

DE102012216478A1 - Reflektierende Obskurationsblende

Info

Publication number: DE102012216478A1
Application number: DE201210216478
Authority: DE
Inventors: Toralf Gruner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene mit Hilfe von Abbildungslicht (3). Dabei umfasst die abbildende Optik eine Anzahl Spiegel (15), die Abbildungslicht (3) reflektieren und eine Obskurationsblende (13), die in oder nahe einer Pupillenebene der abbildenden Optik angebracht ist und einen zentralen Teil des Abbildungslichts (3) obskuriert. Weiterhin weist ein Spiegelkörper mindestens eines der Spiegel eine Durchgangsöffnung zum Durchgang des Abbildungslichts auf. Hierbei ist die Obskurationsblende (13) derart gestaltet, dass sie das auf sie einfallende Licht im Wesentlichen auf optisch inaktive Oberflächen der abbildenden Optik reflektiert.

Description

In einer abbildenden Optik, die entweder ganz oder nur zum Teil aus Spiegeln besteht, kann es hilfreich sein, einen zentralen Teil des Abbildungslichts zu obskurieren und damit Durchgangsöffnungen für das Abbildungslicht in den verwendeten Spiegeln zu erlauben. Beispielsweise ist es dadurch möglich, in einer abbildenden Optik, die in der EUV-Lithographie zum Einsatz kommt, eine höhere numerische Apertur zu erreichen und damit die Auflösung des entsprechenden Objektivs zu erhöhen.
Bei einer obskurierten abbildenden Optik besteht eine Anforderung darin, den Strahlgang sowohl außen als auch zentral zu begrenzen, damit der ausgeleuchtete Pupillenbereich für jeden Feldpunkt derselbe ist. Speziell für Lithographiesysteme ist dies eine wichtige Anforderung. Unter einem zentralen Teil des Abbildungslichts wird hier ein Teil des Abbildungslichts verstanden, der sich innerhalb des durch die äußeren Randstrahlen definierten Bereichs des Abbildungslichts befindet. Dieser obskurierte Teil des Abbildungslichts muss also nicht zwingend zentriert, also mittig, im Bereich des Abbildungslichts liegen, wie unten in der Beschreibung zu 6c auch noch erläutert wird.
In US 7 862 031 wird eine Obskurationsblende offenbart, die aus einer lichtundurchlässigen Platte besteht, die mittels einer Aufhängung in einer Pupillenebene des Abbildungslichtes angebracht wird. Hierbei wird die Platte erwärmt und strahlt so auch Wärme in den umgebenden Raum und damit auch auf optisch aktive Elemente ab. Diese Erwärmung führt zu unerwünschten Aberrationen der abbildenden Optik.
In DE 10 2009 046 685 wird offenbart, dass eine Durchgangsöffung in einem Spiegel eine Obskurationsblende in einer abbildenden Optik darstellt. Diese Lösung hat den Nachteil, dass sie nur bei Spiegeln in Pupillenebene einsetzbar ist. Damit der so obskurierte Anteil des Lichts nicht weitere optisch aktive Komponenten aufwärmen kann, wird in DE 10 2009 046 685 eine Lichtfalle hinter der Durchgangsöffnung, die auch mittels einer Kühleinrichtung gekühlt werden kann, offenbart. Divergiert der obskurierte Anteil des Lichts, so erwärmt weiterhin dieser Lichtanteil den Spiegel. Außerdem stellt eine Lichtfalle mit einer Kühlung hinter einem für das Abbildungslicht bzw. die abbildende Optik optisch aktiven Spiegel größere Probleme dar, da eine solche Lichtfalle mit Kühlung den Spiegel sowohl mechanisch als auch thermisch in unerwünschter Weise beeinflussen und somit zu Aberrationen in der gesamten abbildenden Optik führen kann.
In US 5 650 877 wird eine Obskurationsblende offenbart, die aus einer auf einer lichtdurchlässigen Platte angebrachten reflektierenden Beschichtung besteht. Hierdurch wird das Abbildungslicht auf optische Elemente wie Linsen zurückreflektiert. Damit wärmt der obskurierte Anteil des Lichts optische aktive Komponenten der abbildenden Optik. Diese Erwärmung führt zu unerwünschten Aberrationen der abbildenden Optik.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Obskurationsblende so zu gestalten, dass der obskurierte Anteil des Lichts nicht auf optisch aktive Oberflächen der abbildenden Optik fällt. Der Vorteil davon ist, dass das obskurierte Licht die aktiven optischen Komponenten der abbildenden Optik nicht erwärmt und somit nicht zu Aberrationen in der abbildenden Optik beiträgt.
Beschreibung der Erfindung
Um die oben gestellte Aufgabe zu erfüllen, wird die Obskurationsblende reflektierend ausgestaltet. Dabei ist die reflektierende Oberfläche der Obskurationsblende so geformt, dass der obskurierte Anteil des Lichts im Wesentlichen auf optisch inaktive Oberflächen der abbildenden Optik gelenkt wird. Im Wesentlichen bedeutet, dass mehr als 60% der Intensität der reflektierten Strahlung auf optisch inaktive Oberflächen reflektiert wird, bevorzugt mehr als 75%, besonders bevorzugt mehr als 90%. Unter optisch inaktiven Oberflächen werden Oberflächen verstanden, auf die kein Abbildungslicht trifft. Entsprechend sind optisch aktive Oberflächen solche, auf die Abbildungslicht trifft. Dies sind beispielsweise Spiegeloberflächen, die Abbildungslicht reflektieren. Abbildungslicht ist der Teil des Lichts, der vom Objektfeld zum Bildfeld gelangt und dort ein Bild des Objekts erzeugt.
Bevorzugt wird diese reflektierende Obskurationsblende auf einem Spiegel in oder nahe einer Pupillenlage der abbildenden Optik angebracht. Dies erleichtert die Herstellung einer solchen reflektierenden Obskurationsblende, da keine Aufhängung für die reflektierende Obskurationsblende extra gefertigt werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der reflektierenden Obskurationsblende wird diese mittels einer Aufhängung in oder nahe einer Pupillenlage der abbildenden Optik angebracht. Dadurch besteht eine größere Freiheit im optischen Design, da kein Spiegel in einer Pupillenebene liegen muss.
Bevorzugt reflektiert die Obskurationsblende das auf sie einfallende Licht auf mindestens eine Strahlfalle. Dadurch wird sichergestellt, dass keine weiteren Reflektionen des obskurierten Anteils des Lichts auftreten.
Weiterhin bevorzugt werden die Strahlfalle oder die optisch inaktive Oberfläche, auf die das von der Obskurationsblende reflektierte Licht fällt, aktiv mittels einer Kühleinrichtung gekühlt. Dadurch wird erreicht, dass die Temperatur der abbildenden Optik nicht zu hoch wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Teil oder der gesamte obskurierte Anteil des Lichts auf eine Sensorik gelenkt werden, die Eigenschaften des obskurierten Anteil des Lichts und damit auch des Abbildungslichts misst und gegebenenfalls an einer Datenverarbeitung zur weiteren Verarbeitung dieser Messungen angeschlossen ist. Die Ergebnisse der Messung können hilfreich sein, um Fehler in der abbildenden Optik zu ermitteln.
Bevorzugt ist die reflektierende Obskurationsblende so ausgestaltet, dass sie einen kegelförmigen Ablenkspiegel umfasst. Ablenkspiegel bedeutet der Teil der reflektierenden Obskurationsblende, der den obskurierten Anteil des Lichts reflektiert. Dies hat den Vorteil, dass der obskurierte Anteil des Lichts auf optisch inaktive Oberflächen der abbildenden Optik abgelenkt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die reflektierende Obskurationsblende so ausgestaltet, dass sie aus einem pyramidenförmigen Ablenkspiegel besteht. Dies hat den Vorteil, dass der obskurierte Anteil des Lichts in optisch inaktive Bereiche der abbildenden Optik abgelenkt werden kann.
Weiter bevorzugt ist die Ausführungsform, dass die Seitenflächen des kegel- bzw. pyramidenförmigen Ablenkspiegels gekrümmt sind. Dies hat den Vorteil, dass der obskurierte Anteil des Lichts nicht nur in optisch inaktive Bereiche der abbildenden Optik abgelenkt wird, sondern auch, dass er ganz oder teilweise gezielt auf Lichtfallen oder Sensorik gebündelt werden kann.
Bevorzugt kann die abbildende Optik auch Linsen, die das Abbildungslicht brechen, umfassen. Dadurch ist größere Flexibilität im optischen Design möglich.
Ein Projektionsobjektiv zum Einsatz in einem EUV-Lithographiesystem umfassend eine derartige abbildende Optik hat die gleichen Vorteile, die vorstehend mit Bezug auf die abbildende Optik beschrieben sind.
Liste der Zeichnungen
1 stellt schematisch das Prinzip einer abbildenden Optik dar.
2 stellt schematisch eine auf einem Spiegel befestigte reflektierende Obskurationsblende dar.
3 stellt schematisch eine an einer Aufhängung befestigte reflektierende Obskurationsblende dar.
4 stellt schematisch die Befestigung einer an einer Aufhängung befestigten reflektierenden Obskurationsblende dar.
5 stellt schematisch eine abbildende Optik in einem EUV-Lithographiesystem dar.
6a, 6b und 6c stellen Ausführungsformen einer reflektiven abbildenden Optik in einem EUV-Lithographiesystem dar.
Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt schematisch das System einer abbildende Optik 9 dar, die ein Objektfeld 21, welches sich in einer Objektebene 5 befindet, auf ein Bildfeld 23, welches sich in einer Bildebene 7 befindet mittels des Abbildungslichts 3 abbildet. Hierbei kann sich die Objektebene 5 mit dem Objektfeld 21 auch im Unendlichen befinden, wie dies beispielsweise bei Teleskopen, die in der Astronomie genutzt werden, der Fall ist.
2 stellt schematisch eine auf einem Spiegel 15 befestigte reflektierende Obskurationsblende 13 dar, die den zentralen Teil 11 des Lichts obskuriert und entweder auf eine Strahlfalle 17 mit ggf. thermischer Kopplung an eine Kühleinrichtung 19 oder auf eine Sensorik 27, die an eine Datenverarbeitung 29 angeschlossen ist, reflektiert, das Abbildungslicht 3 wird hier vom Spiegel 15 reflektiert.
In 3 ist die reflektierende Obskurationsblende 13 an einer Aufhängung 25 befestigt. Diese kann als dünne Spinnenaufhängung ausgeführt werden, die minimale Anteile des Abbildungslichts 3 blockiert.
In 4 ist schematisch eine Aufhängung 25 für eine reflektierende Obskurationsblende 13 an einem Fassungsring 39 dargestellt. Hierbei wird die Aufhängung 25 möglichst dünn gewählt, damit nicht weitere Teile des Abbildungslichts obskuriert werden.
5 stellt schematisch eine abbildende Optik in einem EUV-Lithographiesystem dar. Hier kommt das Abbildungslicht 3 aus einer Lichtquelle mit Beleuchtungssystem 1 und wird dann von einer Reflexionsmaske 31, die auf einem Maskenhalter 35 angebracht ist, in die abbildende Optik 9 reflektiert. Die abbildende Optik 9 bildet das Abbildungslicht 3 auf ein Substrat 33 bzw. einen Wafer ab, das auf einem Substrathalter 37 angebracht ist.
Beispiele für Ausführungsformen der abbildenden Optik mit Spiegeln finden sich in 6a, 6b und 6c. 6a stammt aus US7682031 und entspricht dort 15B. 6b stammt aus US6894834B2 und entspricht dort 2b. 6c stammt aus der unveröffentlichten DE 10 2012 208 793.1 und entspricht dort 4. Alle Figuren sind Beispiele für abbildende Optiken 9 zum Einsatz in EUV-Lithographiesystemen. Bei diesen abbildenden Optiken handelt es sich um obskurierende abbildende Optiken.
In 6a weisen die Spiegel SP7 und SP8 jeweils Durchgangsöffnungen auf. Mit SP1, SP2, SP3, SP4, SP5 und SP6 sind weitere Spiegel bezeichnet. Die Zwischenbilder sind durch Z1 und Z2 gekennzeichnet und die optische Achse durch HA.
In 6b weisen alle Spiegel (213, 217, 245, 249, 221 und 225) jeweils Durchgangsöffnungen (215, 219, 247, 251, 223 und 227) auf. Die Zwischenbilder sind hier mit 243 und 211 bezeichnet. Mit OA wird die optische Achse bezeichnet.
In 6c weist der Spiegel M6 eine Durchgangsöffnung 45 auf. Weitere Spiegel sind hier mit M1, M2, M3, M4 und M5 bezeichnet. Die Durchgangsöffnung 45 des Spiegels M6 aus 6c illustriert, dass eine solche Durchgangsöffnung zwar einen wie oben definierten zentralen Bereich des Abbildungslichts obskuriert, dieser Bereich jedoch nicht zwingend zentriert, also mittig, im Bereich des Abbildungslichts liegt.
In 6a liegt der Spiegel SP2 in einer Pupillenebene. Am Spiegel Sp2 ist ein Aperturblende B angeordnet. Hier ist eine Anbringung einer reflektierenden Obskurationsblende auf dem Spiegel entsprechend der Ausführung nach 2 möglich.
In 6b liegt eine Pupillenebne zwischen den beiden Spiegeln 225 und 221. In dieser Ebene ist die Aperturblende B angeordnet. In der gleichen Ebene befindet sich auch die reflektierende Obskurationsblende 231. Sie ist mittels einer Aufhängung gemäß 4 in dieser Ebene angebracht.
In 6c liegt der Spiegel M2 in einer Pupillenebene. Am Spiegel M2 ist eine Aperturblende B angeordnet. Ebenso wie in 6a ist hier die Anbringung einer reflektierenden Obskurationsblende auf dem Spiegel M2 möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7862031 [0003]
DE 102009046685 [0004, 0004]
US 5650877 [0005]
US 7682031 [0030]
US 6894834 B2 [0030]
DE 102012208793 [0030]

Claims

Abbildende Optik (9) zur Abbildung eines Objektfeldes (21) in einer Objektebene (5) auf ein Bildfeld (23) in einer Bildebene (7) mit Hilfe von Abbildungslicht (3) umfassend – eine Anzahl Spiegel, die Abbildungslicht (3) reflektieren, – eine Obskurationsblende (13), die in oder nahe einer Pupillenebene der abbildenden Optik (9) angebracht ist und einen zentralen Teil (11) des Abbildungslichts obskuriert, – und wobei ein Spiegelkörper mindestens eines der Spiegel eine Durchgangsöffnung (215, 219, 247, 251, 223, 227, 45) zum Durchgang des Abbildungslichts (3) aufweist, – dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (13) das auf sie einfallende Licht im Wesentlichen auf optisch inaktive Oberflächen der abbildenden Optik (9) reflektiert.
Abbildende Optik gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (13) auf einem Spiegel in oder nahe einer Pupillenebene der abbildenden Optik angebracht ist.
Abbildende Optik gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (13) mittels einer Aufhängung (25) in oder nahe einer Pupillenebene der abbildenden Optik angebracht ist.
Abbildende Optik gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Obskurationsblende (13) einfallende Licht auf mindestens eine Strahlfalle (17) reflektiert wird.
Abbildende Optik gemäß einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlfallen (17) oder Oberflächen, auf die das von der Obskurationsblende reflektierte Licht fällt, aktiv mittels einer Kühleinrichtung (19) gekühlt werden.
Abbildende Optik gemäß einem der Ansprüche 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (13) das auf sie einfallende Licht ganz oder teilweise auf mindestens eine Sensorik (27) reflektiert, die so ausgestaltet ist, dass sie bestimmte Eigenschaften des auf sie einfallenden Lichtes messen kann.
Abbildende Optik gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (13) einen kegelförmigen Ablenkspiegel umfasst.
Abbildende Optik gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (13) einen pyramidenförmigen Ablenkspiegel umfasst.
Abbildende Optik gemäß Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Ablenkspiegels eine gekrümmte Form aufweisen.
Abbildende Optik (9) gemäß einem der Ansprüche 1–9 dadurch gekennzeichnet, dass die abbildende Optik (9) Linsen, die das Abbildungslicht brechen, umfasst.
Projektionsobjektiv zum Einsatz in einem EUV-Lithographiesystem umfassend eine abbildende Optik (9) gemäß einem der Ansprüche 1–10.