DE102012216502A1

DE102012216502A1 - Spiegel

Info

Publication number: DE102012216502A1
Application number: DE102012216502.9A
Authority: DE
Inventors: Ingo Sänger; Johannes Ruoff; Martin Endres; Thomas Eisenmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-03-20
Also published as: CN104641296A; WO2014040866A2; JP6722232B2; JP2018185521A; EP2895920A2; WO2014040866A3; KR20150058228A; CN104641296B; US9678439B2; US20150160561A1; KR102150996B1; EP2895920B1; JP2015534110A

Abstract

Spiegel mit einer fragmentierten Gesamtfläche, wobei die Fragmentierung eine aperiodische Anordnung bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiegel und ein optisches Bauelement mit einem derartigen Spiegel. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsoptik mit einem derartigen Spiegel, ein optisches System mit einer derartigen Projektionsoptik und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Projektionsoptik. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Optimierung der Auslegung eines Spiegels. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils.
Spiegel für EUV-Strahlung, insbesondere für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage sind beispielsweise aus der DE 10 2010 041 632 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere einen Spiegel für EUV-Strahlung, derart weiterzubilden, dass eine Verbesserung der optischen Qualität einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, möglich ist.
Diese Aufgabe ist durch einen Spiegel gemäß Anspruch 1 gelöst.
Einerseits fällt das Reflexionsvermögen eines als Lithographiemaske dienenden Retikels ab einem bestimmten Einfallswinkel der zur Beleuchtung verwendeten EUV-Strahlung stark ab. Andererseits kommt es bei einer Beleuchtung des Retikels mit kleinen Einfallswinkeln, insbesondere bei einer senkrechten Beleuchtung des Retikels, d. h. bei einem Verlauf des Hauptstrahls der Beleuchtungsoptik parallel zur optischen Achse und einer senkrechten Ausrichtung des Retikels hierzu, bautechnisch bedingt zu Obskurationen des Strahlengangs in der Beleuchtungs- und/oder Projektionsoptik. Insbesondere bei zunehmender objektseitiger numerischer Apertur ist eine entsprechende Vergrößerung des Hauptstrahlwinkels nicht mehr ohne erhebliche Einbußen der Reflektivität des Retikels möglich. Ein erfindungsgemäßer Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht darin, einen Spiegel mit einer fragmentierten Gesamtfläche auszubilden. Der Spiegel umfasst insbesondere eine Vielzahl erster Bereiche, welche jeweils konstruktiv von mindestens einem zweiten Bereich abgegrenzt und umfangsseitig von diesem umgeben sind. Die ersten Bereiche bilden im Hinblick auf den zweiten, strahlungsreflektierenden Bereich eine Vielzahl von Obskurationen. Die Gesamtheit der ersten Bereiche bildet mit anderen Worten eine fragmentierte Obskuration des Spiegels, insbesondere des zweiten, strahlungsreflektierenden Bereichs. Die einzelnen ersten Bereiche sind hierbei jeweils vorzugsweise einfach zusammenhängend ausgebildet. Jeweils zwei unterschiedliche erste Bereiche sind unzusammenhängend ausgebildet. Sie sind insbesondere durch den zweiten Bereich voneinander getrennt.
Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass die Anordnung der ersten Bereiche auf dem Spiegel einen entscheidenden Einfluss auf die optische Qualität, insbesondere die Abbildungseigenschaften, welche sich insbesondere durch Abbildungsparameter wie Telezentrie, Kantensteilheit („normalized image logarithmic slope”, NILS) und die Variation derselben über das Bildfeld (NILS-Feldverlauf) charakterisieren lassen, hat.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die ersten Bereiche aperiodisch auf dem Spiegel anzuordnen. Sie sind insbesondere asymmetrisch, insbesondere nicht-punktsymmetrisch angeordnet.
Unter einer aperiodischen Anordnung sei eine Anordnung verstanden, welche insbesondere nicht translationsinvariant und/oder nicht rotationsinvariant ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung lässt sich die Anordnung der ersten Bereiche weder durch eine Verschiebung noch durch eine Rotation in sich selbst überführen, oder, mit anderen Worten, bei jeder beliebigen Verschiebung und/oder Rotation der Anordnung der ersten Bereiche gibt es eine positive Anzahl derselben, welche mit dem zweiten Bereich überlappt.
Eine bevorzugte Anordnung der ersten Bereiche ist beispielsweise eine solche, bei welcher die ersten Bereiche jeweils an den Gitterpunkten einer Penrose-Parkettierung angeordnet sind.
Durch eine derartige Anordnung der ersten Bereiche kann erreicht werden, dass die bei Reflexion am Retikel auftretenden Beugungsordnungen, welche üblicherweise translationsinvariant sind, nur statistisch zufällig auf die ersten Bereiche, d. h. die Obskurationen des Spiegels, treffen. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass der Einfluss der Obskurationen auf die Beugungsordnungen minimiert wird. Umgekehrt ausgedrückt lassen sich zu jeder periodischen Anordnung der Obskurationen Retikelstrukturen finden, für welche eine große Anzahl Beugungsordnungen auf die ersten Bereiche fallen, d. h. obskuriert werden, was zu einer schlechten Abbildungsqualität für diese Strukturen führt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anordnung der ersten Bereiche derart, dass ausgehend von einer Anordnung sämtlicher erster Bereiche auf den Eckpunkten eines Gitters mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, insbesondere mindestens 30%, insbesondere mindestens 50% der ersten Bereiche um mindestens die Hälfte ihres Durchmessers, vorzugsweise um mindestens ihren Durchmesser hierzu versetzt angeordnet sind. Als Ausgangspunkt kann hierbei ein regelmäßiges, insbesondere ein trigonales, quadratisches, hexagonales oder konzentrisches Gitter oder ein aperiodisches, insbesondere ein Penrose-Gitter, dienen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten Bereiche ausgehend von einer Anordnung auf den Eckpunkten eines Gitters um höchstens drei Viertel, insbesondere höchstens zwei Drittel, insbesondere höchstens die Hälfte eines mittleren Abstandes benachbarter Eckpunkte des Gitters hierzu versetzt angeordnet sind. Hierdurch lässt sich insbesondere sicherstellen, dass die ersten Bereiche relativ gleichmäßig auf dem Spiegel verteilt sind. Es wurde festgestellt, dass dies zu einer guten Telezentrie der Abbildung führt.
Die ersten Bereiche sind insbesondere derart auf dem Spiegel angeordnet, dass sich setting- und pitchunabhängig, oder zumindest für einen Satz von Settings und Pitches, die Imaging Performance verbessert. Die ersten Bereiche sind insbesondere derart angeordnet, dass die Telezentrie einen maximalen Wert von 10 mrad, insbesondere maximal 7 mrad, vorzugsweise maximal 4 mrad aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die ersten Bereiche derart homogen verteilt auf dem Spiegel angeordnet, dass ihre lokale Dichte in Bereichen mit einem Durchmesser von weniger als 50%, insbesondere weniger als 30%, insbesondere weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, insbesondere weniger als 5% des Gesamtdurchmessers des Spiegels um höchstens 30%, insbesondere höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, von der mittleren Dichte der ersten Bereiche abweicht. Auch hierdurch können gute Telezentriewerte der Abbildung erreicht werden. Außerdem wurde gefunden, dass hierdurch die Abbildungsqualität relativ unabhängig von der spezifischen Wahl des Beleuchtungssettings wird.
Alternativ zu einer homogenen Verteilung der ersten Bereiche auf dem Spiegel können diese auch derart angeordnet sein, dass ihre mittlere Dichte radial nach außen hin ansteigt. Die Anordnung der ersten Bereiche kann insbesondere derart sein, dass die mittlere Dichte derselben in ringförmigen Bereichen, deren Radien um höchstens 30%, insbesondere höchsten 20%, insbesondere höchstens 10% des Gesamtradius des Spiegels voneinander abweichen, in Radialrichtung nach außen ansteigt, insbesondere monoton ansteigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beträgt die Anzahl der ersten Bereiche mindestens 100, insbesondere mindestens 200, insbesondere mindestens 300, insbesondere mindestens 500, insbesondere mindestens 700, insbesondere mindestens 1000. Eine größere Anzahl erster Bereiche führt hierbei zu einem geringeren Telezentriefehler.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Gesamtheit der ersten Bereiche eine Fläche auf, welche höchstens 30%, insbesondere höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% der Gesamtfläche des Spiegels ausmacht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Obskuration des Spiegels ausreichend gering ist. Außerdem werden hierdurch ausreichend hohe NILS-Werte, insbesondere NILS > 1, d. h. ein ausreichend hoher Kontrast, sichergestellt.
Der Durchmesser der ersten Bereiche liegt insbesondere im Bereich von 1 mm bis 20 mm, insbesondere im Bereich von 2 mm bis 15 mm, insbesondere im Bereich von 3 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 4 mm bis 8 mm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die ersten Bereiche strahlungsdurchlässig, insbesondere EUV-strahlungsdurchlässig. Sie können insbesondere als Durchtrittsöffnungen ausgebildet sein. Dies erlaubt ein Einfädeln von Beleuchtungsstrahlung von der Rückseite des Spiegels her.
Es ist auch möglich, in den ersten Bereichen separate Spiegel anzuordnen. Es ist insbesondere möglich, in den ersten Bereichen Pupillenfacetten eines Pupillenfacettenspiegels anzuordnen. Der Pupillenfacettenspiegel kann Bestandteil des Spiegels sein. In diesem Fall bilden die Pupillenfacetten die ersten Bereiche.
Der Pupillenfacettenspiegel kann auch separat vom fragmentierten Spiegel sein. In diesem Fall sind die Pupillenfacetten vorzugsweise am Ort der ersten Bereiche angeordnet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches Bauelement, insbesondere für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, einen Spiegel gemäß der vorhergehenden Beschreibung mit einer Verstell-Einrichtung zur Verstellung desselben zu versehen.
Hierdurch ist insbesondere eine Justierung des Spiegels im Strahlengang einer Projektionsbelichtungsanlage möglich. Durch eine Verstellung des Spiegels wird insbesondere auch die Anordnung der ersten Bereiche verstellt.
Die Verstell-Einrichtung kann insbesondere mindestens einen, vorzugsweise zwei translatorische, d. h. lineare Freiheitsgrade, quer, insbesondere senkrecht zur optischen Achse oder, ausgedrückt im Spiegelsystem, senkrecht zu einer zentralen Achse des Spiegels, insbesondere einer Flächennormalen auf dem zweiten Bereich des Spiegels in einem Zentralbereich desselben aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann sie einen rotatorischen Freiheitsgrad um die optische Achse oder um diese Flächennormale aufweisen. Die Verstell-Einrichtung kann eine stufenlose Verstellung des Spiegels ermöglichen. Sie kann auch zwei oder mehr diskrete Stellungen aufweisen bzw. ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische Bauelement mindestens zwei Spiegel gemäß der vorhergehenden Beschreibung, welche mittels der Verstell-Einrichtung austauschbar sind. In diesem Fall hat die Verstell-Einrichtung insbesondere die Funktion einer Austausch-Einrichtung. Sie kann darüber hinaus zur vorhergehend beschriebenen Verstellung, insbesondere zur Justierung der exakten Positionierung der Spiegel geeignet sein. Hierdurch wird die Flexibilität des Bauelements weiter vergrößert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Projektionsoptik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 10 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.
Nummeriert man die Spiegel der Projektionsoptik ausgehend vom Objektfeld in Richtung des Strahlengangs fortlaufend durch, kann der erfindungsgemäße Spiegel insbesondere als erster Spiegel (M1) oder zweiter Spiegel (M2) der Projektionsoptik eingesetzt werden. Beim Einsatz als M2 kann der Spiegel insbesondere pupillennah angeordnet sein. Eine pupillennahe Anordnung des Spiegels M liegt vor, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: P(M) = D(SA)/(D(SA) + D(CR)) ≥ 0,5.
Hierbei ist D(SA) der Subaperturdurchmesser eines von einem Objektfeldpunkt ausgehenden Strahlbüschels am Ort des Spiegels M, und D(CR) ist der maximale Abstand von Hauptstrahlen eines effektiven Objektfeldes, abgebildet durch die abbildende Optik, gemessen in einer Referenzebene des optischen Systems, auf der Oberfläche des Spiegels M. Bei der Referenzebene kann es sich um eine Symmetrie- oder um eine Meridionalebene der abbildenden Optik handeln. Die Definition des Parameters P(M) entspricht derjenigen, die in der WO 2009/024164 A1 angegeben ist. In einer Feldebene gilt: P(M) = 0. In einer Pupillenebene gilt: P(M) = 1. Für die erfindungsgemäße Anordnung des Spiegels M gilt insbesondere: P(M) ≥ 0,6, insbesondere P(M) ≥ 0,7, insbesondere P(M) ≥ 0,8, insbesondere P(M) ≥ 0,9.
Wie bereits vorhergehend beschrieben, bilden die ersten Bereiche des Spiegels Obskurationen der Projektionsoptik. Sie bilden insgesamt eine fragmentierte Obskuration.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches System einer Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 11 und 13 gelöst. Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen. Mit dem optischen System ist es insbesondere möglich, das Retikel mit einer großen objektseitigen numerischen Apertur (NAO) und einem kleinen Hauptstrahlwinkel (CRA) zu beleuchten. Es gilt insbesondere: arcsin (NAO) ≥ CRA, insbesondere arcsin (NAO) ≥ 2 CRA. Hierbei gilt vorzugsweise: CRA ≤ 6°, insbesondere CRA ≤ 3°, insbesondere CRA ≤ 2°, insbesondere CRA ≤ 1°, insbesondere CRA = 0°. Die objektseitige numerische Apertur (NAO) beträgt insbesondere mindestens 0,45, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7. Das optische System weist eine Verkleinerung von maximal 8:1, insbesondere maximal 6:1, vorzugsweise maximal 4:1 auf.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Optimierung der Auslegung des Spiegels anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 14 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zunächst eine Start-Auslegung des Spiegels mit einer Anordnung einer bestimmten Anzahl von ersten Bereichen des Spiegels auf den Eckpunkten eines Gitters vorzugeben. Außerdem wird eine Fitness-Funktion f zur Bewertung der Abbildungsqualität einer Projektionsoptik mit einem derartigen Spiegel vorgegeben. Schließlich werden mindestens ein Zielwert und ein Abbruchkriterium vorgegeben. Sodann wird die Anordnung der ersten Bereiche nach einem vorgegebenen Algorithmus so lange variiert, bis der mindestens eine vorgegebene Zielwert und/oder das Abbruchkriterium erreicht ist.
Als Ausgangsgitter kann, wie vorhergehend beschrieben, ein trigonales, quadratisches, hexagonales oder konzentrisches Gitter oder ein Penrose-Gitter dienen.
Als Parameter, die in die Fitness-Funktion eingehen, kommt eine Auswahl einer oder mehrerer der folgenden Parameter in Frage: Telezentrie, NILS, NILS-Feldverlauf. Vorzugsweise umfasst die Fitness-Funktion eine Linearkombination dieser Parameter, insbesondere sämtlicher dieser Parameter.
Als Algorithmus zur Variation der Anordnung der ersten Bereiche dient insbesondere ein sogenannter evolutionärer Algorithmus. Auch ein sogenanntes Simulated Annealing kommt in Frage. Vorzugsweise ist die Evolutionsstrategie mit einem Verfahren, das sicher oder zumindest annähernd sicher konvergiert, kombiniert.
Beim Algorithmus kann eine Reihe von Neben- oder Randbedingungen, wie beispielsweise ein Mindestwert der Homogenität der Verteilung der ersten Bereiche, berücksichtigt werden.
Im einfachsten Fall umfasst der Algorithmus lediglich eine lineare Translation und/oder eine Rotation, insbesondere um einen Winkel im Bereich von 0,1° bis 5°. Dies ist insbesondere zur Optimierung eines bereits vorhandenen Spiegels, insbesondere in Verbindung mit einer vorhergehend beschriebenen Verstell-Einrichtung, vorteilhaft.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Verwendung der Projektionsbelichtungsanlage anzugeben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 15.
Die Vorteile entsprechen den bereits vorhergehend beschriebenen.
Weitere Details und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Komponenten einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie,
2 eine schematische Darstellung einer Ausschnittsvergrößerung eines Strahlengangs von Beleuchtungslicht und Abbildungslicht der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 im Bereich eines bei der Projektionsbelichtung abzubildenden, reflektierenden Objekts in Form eines Retikels,
3 eine schematische Darstellung einer Ausschnittsvergrößerung eines Strahlengangs von Beleuchtungslicht und Abbildungslicht ähnlich zu 2, jedoch mit einer alternativen Führung des Strahlengangs,
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Spiegels,
5 eine schematische Darstellung der Anordnung des Spiegels im Strahlengang einer Projektionsbelichtungsanlage,
6 eine schematische Darstellung einer alternativen Anordnung des Spiegels im Strahlengang einer Projektionsbelichtungsanlage,
7 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Verstellbarkeit des Spiegels,
8a bis 8c Darstellungen des Effekts einer Verschiebung und einer Rotation der Anordnung der ersten Bereiche auf dem Spiegel,
9 eine weitere Darstellung des Effekts einer Rotation des Spiegels,
10 eine weitere Darstellung des Effekts der lateralen Verschiebung des Spiegels,
11a und 11b exemplarische Darstellung der Anordnung der ersten Bereiche auf dem Spiegel vor und nach der Optimierung derselben, wobei als Ausgangsanordnung eine konzentrische Anordnung der ersten Bereiche diente,
11c exemplarische Darstellung der Füllung der Beleuchtungspupille mit Bildern unterschiedlicher Beugungsordnungen, welche bei der Auswertung der Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche auf dem Spiegel berücksichtigt wurden,
12a bis 12d exemplarische Beispiele möglicher Ausgangsanordnungen der ersten Bereiche,
13 exemplarische Darstellung des Verlaufs einiger abbildungsrelevanter Parameter während einer evolutionären Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche auf dem Spiegel,
14a exemplarische Darstellung einer optimierten Anordnung der ersten Bereiche auf dem Spiegel,
14b Bilder der nullten und ersten Beugungsordnungen auf dem Spiegel, wobei die obskurierten Beugungsordnungen gekennzeichnet sind,
14c relative Intensität der Bilder der Beugungsordnungen gemäß 14b,
14b Histogramm der Verteilung gemäß 14c, und
15a bis 15c schematische Darstellungen zur Verdeutlichung einerfeldabhängigen Obskuration einer feldunabhängigen Beleuchtungspupille.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt die Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Diesbezüglich sein außerdem auf die DE 10 2010 041 623 A1 und die DE 10 2011 086 345.1 verwiesen, die hiermit vollständig Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sind. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst neben einer Strahlungsquelle 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 gehalten ist.
Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in einer 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.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle, welche EUV-Strahlung 14 emittiert. Die Wellenlänge der emittierten Nutzstrahlung der EUV-Strahlungsquelle 3 liegt im Bereich von 5 nm bis 30 nm. Auch andere Wellenlängen, die in der Lithographie Verwendung finden, und für die geeignete Lichtquellen zur Verfügung stehen, sind möglich, bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine DPP-Quelle oder um eine LPP-Quelle, handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist als Strahlungsquelle 3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6,859,515 B2 . Zur Bündelung der EUV-Strahlung 14 von der EUV-Strahlungsquelle 3 ist ein Kollektor 15 vorgesehen.
Die EUV-Strahlung 14 wird auch als Beleuchtungslicht bzw. -strahlung bezeichnet.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Feldfacettenspiegel 16 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 17. Der Feldfacettenspiegel 16 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist. Vom Feldfacettenspiegel 16 wird die EUV-Strahlung 14 zu einem Pupillenfacettenspiegel 18 der Beleuchtungsoptik 4 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 weist eine Vielzahl von Pupillenfacetten 19 auf. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 werden die Feldfacetten 17 des Feldfacettenspiegels 16 in das Objektfeld 5 abgebildet.
Zu jeder Feldfacette 17 auf dem Feldfacettenspiegel 16 gibt es mindestens eine zugehörige Pupillenfacette 19 auf dem Pupillenfacettenspiegel 18. Zwischen je einer Feldfacette 17 und je einer Pupillenfacette 19 wird ein Lichtkanal oder Strahlungskanal ausgebildet. Die Facetten 17, 19 mindestens eines der Facettenspiegel 16, 18 können schaltbar ausgebildet sein. Sie können insbesondere verkippbar auf dem Facettenspiegel 16, 18 angeordnet sein. Hierbei ist es möglich, nur einen Teil, beispielsweise höchstens 30%, höchstens 50% oder höchstens 70% der Facetten 17, 19 verkippbar auszubilden. Es kann auch vorgesehen sein, sämtliche Facetten 17, 19 verkippbar auszubilden. Bei den schaltbaren Facetten 17, 19 handelt es sich insbesondere um die Feldfacetten 17. Durch eine Verkippung der Feldfacetten 17 kann die Zuordnung derselben zu den jeweiligen Pupillenfacetten 19 und damit die Ausbildung der Lichtkanäle variiert werden. Eine bestimmte Zuordnung der Feldfacetten 17 zu den jeweiligen Pupillenfacetten 19 wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Für weitere Details der Facettenspiegel 16, 18 mit verkippbaren Facetten 17, 19 sei auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Für weitere Details der Beleuchtungsoptik 4 sei ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Der Strahlengang der EUV-Strahlung 14 in der Beleuchtungsoptik 4 und der Projektionsoptik 9 sowie insbesondere die konstruktive Anordnung des Feldfacettenspiegels 16 und des Pupillenfacettenspiegels 18 ist der 1 nicht zu entnehmen.
Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Die Projektionsoptik 9 umfasst eine Vielzahl von Projektionsspiegeln M_i, welche in der 1 nicht dargestellt sind. Die Projektionsoptik 9 umfasst insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf Projektionsspiegel M1 bis M5. Sie kann insbesondere mindestens sechs, sieben oder acht Projektionsspiegel M1 bis M8 aufweisen.
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 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf den Wafer 12 projiziert. Hierbei wird das Retikel 7 derart mit EUV-Strahlung 14 beleuchtet, dass der Hauptstrahl (CRA, Chief Ray Angle) der EUV-Strahlung 14 unter einem Einfallswinkel von höchstens 6°, insbesondere höchstens 3°, insbesondere höchstens 1°, insbesondere 0° auf das Retikel 7 trifft. Der Einfallswinkel ist hierbei als Winkel zwischen dem Hauptstrahl des zur Beleuchtung des Retikels 7 dienenden Strahlenbündels und einer normalen 29 auf dem Retikel 7 definiert. Der Einfallswinkel des Hauptstrahls ist insbesondere kleiner als die objektseitige numerische Apertur (NAO), CRA < arcsin (NAO). Die objektseitige numerische Apertur (NAO) beträgt insbesondere mindestens 0,45, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7.
Bei der Projektion des Retikels 7 auf dem 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 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, hergestellt.
Ein erfindungsgemäßes optisches System 27 umfasst die Beleuchtungsoptik 4 und die Projektionsoptik 9. Das erfindungsgemäße optische System 27 weist einen Spiegel 20 auf, der im Folgenden näher beschrieben wird.
Der Spiegel 20 weist einen Spiegelkörper 21 mit einer Gesamtfläche 24 auf. Die Gesamtfläche 24 wird auch als Gesamtreflexionsfläche 24 oder einfach als Spiegelfläche 24 bezeichnet. Sie ist nicht notwendigerweise flach ausgebildet. Sie kann insbesondere gekrümmt, beispielsweise konvex oder konkav ausgebildet sein. Sie kann auch plan ausgebildet sein. Die Gesamtfläche 24 umfasst eine Vielzahl erster Bereiche 22. Die ersten Bereiche 22 sind unzusammenhängend ausgebildet. Die Anzahl der ersten Bereiche 22 beträgt mindestens 10, insbesondere mindestens 30, insbesondere mindestens 100, vorzugsweise mindestens 200, vorzugsweise mindestens 300, vorzugsweise mindestens 500, vorzugsweise mindestens 600, vorzugsweise mindestens 800, vorzugsweise mindestens 1000.
Die Anzahl der ersten Bereiche 22 ist insbesondere mindestens so groß wie die Anzahl der Strahlungskanäle. Die Anzahl der ersten Bereiche 22 ist insbesondere mindestens so groß wie die Anzahl der Feldfacetten 17. Die Anzahl der ersten Bereiche 22 kann so groß sein wie die Anzahl der Pupillenfacetten 19. Ein Verhältnis der Anzahl der ersten Bereiche 22 zur Anzahl der Strahlungskanäle, d. h. der Anzahl der mit Beleuchtungsstrahlung 14 beaufschlagbaren Pupillenfacetten 19, wird auch als Flex-Verhältnis bezeichnet. Das Flex-Verhältnis liegt insbesondere im Bereich von 1 bis 2.
Außerdem umfasst der Spiegel 20 einen zweiten, strahlungsreflektierenden, insbesondere EUV-strahlungsreflektierenden Bereich 23. Die Vereinigung der ersten Bereiche 22 und des zweiten Bereichs 23 bildet die Gesamtfläche 24 des Spiegels 20.
Die ersten Bereiche 22 sind jeweils konstruktiv vom zweiten Bereich 23 abgegrenzt. Sie sind jeweils umfangsseitig vollständig von diesen umgeben. Die ersten Bereiche 22 bilden somit Inseln im zweiten Bereich 23. Der zweite Bereich 23 ist vorzugsweise einfach zusammenhängend, jedoch nicht zusammenziehbar.
Die ersten Bereiche 22 sind aperiodisch verteilt auf der Gesamtfläche 24 angeordnet. Die Anordnung der ersten Bereiche 22 wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Die ersten Bereiche 22 sind insbesondere jeweils rund, insbesondere kreisförmig ausgebildet. Sie weisen lineare Abmessungen, insbesondere einen Durchmesser, im Bereich von 1 mm bis 20 mm, insbesondere im Bereich von 2 mm bis 15 mm, insbesondere im Bereich von 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 4 mm bis 8 mm auf. Prinzipiell ist es auch möglich, die ersten Bereiche 22 eckig, insbesondere polygonal, beispielsweise quadratisch oder sechseckig auszubilden.
Die ersten Bereiche 22 weisen insbesondere eine Form auf, welche, abgesehen von einer möglichen Skalierung, gerade der Form der Pupillenfacetten 19 auf dem Pupillenfacettenspiegel 18 entspricht.
Die Gesamtheit der ersten Bereiche 22 weist eine Fläche auf, welche höchstens 30%, insbesondere höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% der Gesamtfläche des Spiegels 20 ausmacht.
Die ersten Bereiche 22 sind insbesondere strahlungsdurchlässig, insbesondere EUV-strahlungsdurchlässig ausgebildet. Es kann sich insbesondere um Durchtrittsöffnungen 37 im Spiegelkörper 21 handeln. Wie in den 2 und 3 schematisch dargestellt ist, kann in diesem Fall die Beleuchtungsstrahlung 14 durch die ersten Bereiche 22 hindurchtreten. Die Beleuchtungsstrahlung 14 kann mit anderen Worten durch die ersten Bereiche 22 zur Beleuchtung des Retikels 7, insbesondere in die Projektionsoptik 9 eingefädelt werden.
Der Spiegel 20 ist insbesondere ein Bestandteil der Projektionsoptik 9. Er ist insbesondere derart in der Projektionsoptik 9 angeordnet, dass die ersten Bereiche 22 im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind, und der zweite Bereich 23 im Strahlengang der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
Der Spiegel 20 kann insbesondere derart im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein, dass die ersten Bereiche 22 im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtung angeordnet sind. Insbesondere bei einer homogen divergenten Beleuchtung des Retikels 7 kann der Spiegel 20 derartig angeordnet sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Beleuchtungspupille nicht über das Objektfeld 5 variiert. An jedem Punkt des Objektfeldes 5 liegt mit anderen Worten dieselbe Beleuchtungspupille vor. Die Beleuchtungspupille ist insbesondere feldunabhängig. In den 15a bis 15c ist dies schematisch durch das Raster der ersten Bereiche 22 dargestellt. Hierbei ist in der 15a schematisch die Beleuchtungssituation am linken Rand des Objektfeldes 5 dargestellt. 15b stellt schematisch die Beleuchtungssituation in der Mitte des Objektfeldes 5 dar. 15c stellt schematisch die Beleuchtungssituation am rechten Rand des Objektfeldes 5 dar. Das Raster der ersten Bereiche 22 dient hierbei lediglich der Verdeutlichung der Feldunabhängigkeit der Beleuchtungspupille. Es gibt nicht die tatsächliche Anordnung der ersten Bereiche 22 auf dem Spiegel 20 wieder.
Da der Spiegel 20 nicht notwendigerweise in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 steht, liegt im Bereich der Bildebene 11, insbesondere im Bereich des Wafers 12, eine Feldabhängigkeit der Pupillenobskuration vor. Dies ist in den 15a bis 15c schematisch durch die Verschiebung der relativen Lage des Bildfeldes 10 zur Beleuchtungspupille dargestellt.
Wie aus den 15a bis 15c hervorgeht, kann vorgesehen sein, mehr Bereiche 22 auf dem Spiegel 20 anzuordnen, als innerhalb der Pupille zu sehen sind. Unter einem Bereich 22, der nicht von der Pupille zu sehen ist, sei ein Bereich 22 verstanden, der zumindest nicht direkt zur Beleuchtung des Wafers 12 beiträgt. Durch eine Anordnung einer größerer Anzahl Bereiche 22 im Spiegel 20 als in der Pupille zu sehen sind, ist es möglich, Bereiche 22, die über das Bildfeld 10 gesehen aus der Pupille herauswandern, durch andere Bereiche 22 zu ersetzen. Hierdurch ist es möglich, den geometrischen Schwerpunkt der obskurierten Fläche im Wesentlichen konstant zu halten. Hierdurch kann der resultierende Telezentriefehler verringert werden.
Die Abmessungen des Spiegels 20 sind insbesondere größer als die Abmessungen der zur Beleuchtung eines gegebenen Punktes des Bildfeldes 10 maximal vorgesehenen Beleuchtungspupille.
Es ist auch möglich, in den Durchtrittsöffnungen 37 die Pupillenfacetten 19 des Pupillenfacettenspiegels 18 anzuordnen. Die Pupillenfacetten 19 sind hierbei vorzugsweise auf einem Hilfssubstrat 36 angeordnet. Sie sind jeweils durch einen Spalt 38 vom Spiegelkörper 21 des Spiegels 20 separiert. In diesem Fall bilden die ersten Bereiche 22 keine Durchtrittsöffnungen für das Beleuchtungslicht 14. Bei dieser Ausführungsform kann der Spiegel 20 und der Pupillenfacettenspiegel 18 als Bestandteil eines einzigen Bauelements aufgefasst werden. Es ist ebenso möglich, den Spiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 18 auch bei dieser Ausführungsform als zwei separate Bauelemente aufzufassen. In beiden Fällen bilden die ersten Bereiche 22 im Hinblick auf den Strahlengang der Projektionsoptik 9 Obskurationen des Spiegels 20, insbesondere des zweiten Bereichs 23.
Eine invertierte Ausbildung des Spiegels 20, bei welcher die ersten Bereiche 22 strahlungsreflektierend ausgebildet und jeweils vom strahlungsdurchlässigen Bereich 23 umfangsseitig umgeben sind, ist ebenfalls möglich. Für Details sei auf die DE 10 2010 041 623 A1 verwiesen.
In 2 ist exemplarisch ein Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 dargestellt, wie er mit dem Spiegel 20 erreicht werden kann. Exemplarisch dargestellt sind separate Strahlen 14 ₁, 14 ₂, 14 ₃ der Beleuchtungsstrahlung 14, welche jeweils durch eine der Durchgangsöffnungen 37 durch den Spiegel 20 hindurchtritt. Die in der 2 dargestellten Strahlenverläufe zeigen lediglich eine Projektion in die Zeichenebene. Sie geben insbesondere nicht die Neigung der Beleuchtungsstrahlung 14 zur Zeichenebene wieder. So stimmt insbesondere der durch den Spiegel 20 hindurchtretende Strahl 14 ₁ nicht mit dem auf den Spiegel 20 zurückreflektierten Strahl 14 ₃ überein, sondern ist windschief zu diesem.
Bei dem in 2 exemplarisch, ausschnitthaft dargestellten Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 dient der Spiegel 20 als zweiter Spiegel M2 im Strahlengang der Projektionsoptik 9. Der als M2 dienende Spiegel 20 kann insbesondere in einer Pupillenebene 26 oder zumindest pupillennah in der Projektionsoptik 9 angeordnet sein. Es gilt insbesondere: P(M2) ≥ 0,5, insbesondere P(M2) ≥ 0,7, insbesondere P(M2) ≥ 0,9.
In 3 ist eine mögliche Funktionsweise des Spiegels 20 anhand einer alternativen Anordnung im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 exemplarisch dargestellt. Bei der in 3 dargestellten Anordnung des Spiegels 20 dient dieser als M1. Die EUV-Strahlung 14 aus einem zwischen je einer der Feldfacetten 17 und einer der Pupillenfacetten 19 ausgebildeten Lichtkanals tritt durch einen der ersten Bereiche 22 durch den Spiegel 20 hindurch, wird am Retikel 7 reflektiert und trifft dann auf den zweiten Bereich 23 des Spiegels 20, von wo aus sie zu den nachfolgenden Spiegeln M_i der Projektionsoptik 9 reflektiert wird.
In den 5 und 6 sind exemplarisch Anordnungen eines Spiegels gemäß 4, bei welchen in den ersten Bereichen 22 Pupillenfacetten 19 angeordnet sind, dargestellt. In der 5 dient der Spiegel 20 als M2. In der 6 ist exemplarisch eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Spiegel 20 den M1 bildet.
In sämtlichen Ausführungsformen des Spiegels 20 bilden die ersten Bereiche 22 Obskurationen des zweiten Bereichs 23. Der Spiegel 20 wird daher auch als Spiegel mit einer fragmentierten Obskuration bezeichnet.
Die ersten Bereiche 22 tragen insbesondere nicht zur Abbildung des Objektfeldes 5 in das Bildfeld 10, insbesondere nicht zur Abbildung des Retikels 7 auf den Wafer 12 bei.
Für eine möglichst verlustfreie Abbildung des Objektfeldes 5 in das Bildfeld 10, insbesondere des Retikels 7 auf den Wafer 12, müssen möglichst sämtliche Beugungsordnungen, insbesondere jedoch die 0., 1. und –1. Beugungsordnung der Bilder des Objektfeldes 5, insbesondere des Retikels 7, in das Bildfeld 10 projiziert werden. Eine Obskuration bestimmter Beugungsordnungen führt zu einem Informationsverlust und damit allgemein zu einer verringerten Abbildungsqualität. Durch eine gezielte Anordnung der ersten Bereiche 22 auf dem Spiegel 20 kann der Einfluss der Obskuration einzelner Beugungsordnungen minimiert oder anders ausgedrückt die Abbildungsqualität verbessert werden. Es ist insbesondere möglich, die Abbildungsqualität für eines oder mehrere unterschiedliche Beleuchtungssettings und/oder für unterschiedliche abzubildende Strukturen auf dem Retikel 7 zu optimieren. Als Beleuchtungssetting kommt insbesondere eine Auswahl aus den folgenden Beleuchtungssettings in Frage: kreisförmiges Beleuchtungssetting mit unterschiedlichen Radien, annulare Beleuchtungssettings mit unterschiedlichen inneren und äußeren Begrenzungsradien, x-Dipolsettings, y-Dipolsettings und Quasarbeleuchtungssettings. Durch eine nicht-punktsymmetrische Anordnung der ersten Bereiche 22 relativ zu einer zentralen Achse 31 des Spiegels 20 kann sichergestellt werden, dass die nullte Beugungsordnung, welche auch als spekularer Reflex bezeichnet wird, nicht auf einen der ersten Bereiche 22 trifft. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die ersten Bereiche 22 punkt-asymmetrisch, das heißt nicht-punkt-symmetrisch, auf dem Spiegel 20 anzuordnen. Erfindungsgemäß ist vorzugsweise außerdem vorgesehen, die ersten Bereiche aperiodisch auf dem Spiegel 20 anzuordnen. Eine aperiodische Verteilung ist vorteilhaft, da dann nicht der Fall auftritt, dass für bestimmte Beleuchtungssettings und/oder Retikelstrukturen eine Vielzahl von Beugungsordnungen systematisch auf die ersten Bereiche 22, d. h. die Obskurationen, trifft, was zu einer Verringerung der Imaging Performance führen würde. Gemäß dem in den 8a bis 8c gezeigten Ausführungsbeispiel sind die ersten Bereiche 22 an den Eck- oder Gitterpunkten eines Penrose-Gitters angeordnet. Ein Penrose-Gitter bildet hierbei ein spezielles Beispiel eines nicht translationsinvarianten und nicht rotationsinvarianten Gittes. Bei dieser Anordnung der ersten Bereiche 22 treffen die üblicherweise translationsinvarinaten Beugungsordnungen selbst bei ungünstigster Verteilung der ersten Bereiche 22 nur statistisch zufällig auf diese.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Spiegel 20 mit einer Verstell-Einrichtung 32 versehen. Der Spiegel 20 und die Verstell-Einrichtung 32 bilden ein optisches Bauelement 33. Die Verstell-Einrichtung 32 ist in der 7 schematisch dargestellt. Sie ermöglicht eine lineare, d. h. translatorische Verschiebung des Spiegels 20, insbesondere in Richtung senkrecht zu dessen zentraler Achse 31. Die Verstell-Einrichtung 32 ermöglicht somit eine Verstellbarkeit des Spiegels 20 mit mindestens einem, vorzugsweise zwei linearen Freiheitsgrade. Sie kann außerdem oder alternativ hierzu eine Verstellung des Spiegels 20 mit einem rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere eine Rotation des Spiegels 20 um dessen zentrale Achse 31 oder um eine Achse parallel zur optischen Achse ermöglichen. Die Verstell-Einrichtung 32 ermöglicht vorzugsweise eine stufenlose Verstellung des Spiegels 20. Es ist jedoch auch möglich, die Verstell-Einrichtung 32 derart auszubilden, dass sie unterschiedliche, diskrete Positionen des Spiegels 20 vorgibt. Sie kann insbesondere zwei oder mehr diskrete Spiegelpositionen vorgeben.
Im Falle einer linearen Verschiebbarkeit ist der Spiegel 20 vorzugsweise planar ausgebildet. Im Falle einer rotatorischen Verstellbarkeit ist der Spiegelkörper 21 abgesehen von der Anordnung der ersten Bereiche 22, vorzugsweise rotationssymmetrisch zur zentralen Achse 31 ausgebildet.
Die lineare Verschiebbarkeit kann im Bereich von Mikrometern, Millimeter oder Zentimetern liegen. Die rotatorische Verstellbarkeit kann im Bereich von wenigen Millirad bis zu 5° liegen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Verstell-Einrichtung 32 als Austausch-Einrichtung oder Wechsel-Einrichtung zum Austauschen oder Wechseln zweier Spiegel 20 ausgebildet. Das optische Bauelement 33 kann mit anderen Worten ein, zwei oder mehr Spiegel 20 umfassen. Die Spiegel 20 können mittels der Verstell-Einrichtung 32 ausgetauscht werden.
Durch eine Verschiebung und/oder eine Rotation kann die Anordnung der ersten Bereiche 22 als Ganzes, d. h. global verändert werden. Dies ist exemplarisch in den 8a bis 8c dargestellt. 8b zeigt eine Anordnung gemäß 8a, welche linear verschoben wurde Die Anordnung gemäß 8c ist aus der Anordnung gemäß 8b durch eine Rotation hervorgegangen. Aufgrund der Feldabhängigkeit der Obskuration tragen an einem bestimmten Punkt des Bildfeldes 10 nicht notwendigerweise sämtliche Bereiche 22 zur Beleuchtung desselben bei. Dies ist in den 8a bis 8c durch unterschiedliche Symbole zur Kennzeichnung der Positionen der Bereiche 22 dargestellt. Die Bereiche 22, welche zur Beleuchtung eines exemplarisch ausgewählten Bildfeldpunktes beitragen, sind in den 8a bis 8c durch das Symbol + gekennzeichnet, während die Bereiche 22, welche zwar auf dem Spiegel 20 vorhanden sind, jedoch nicht zur Beleuchtung dieses Feldpunktes beitragen, durch das Symbol o gekennzeichnet sind.
Weitere Beispiele für eine Rotation bzw. einer Verschiebung einer gegebenen Anordnung sind in den 9 und 10 dargestellt. In 9 diente als Ausgangsanordnung eine Anordnung der ersten Bereiche 22 auf den Eckpunkten eines regulären, quadratischen Gitters. Diese Anordnung wurde um etwa 9° um eine dezentrale Achse 34 gedreht.
Durch eine Rotation und/oder eine Verschiebung einer gegebenen Anordnung kann für einzelne Beleuchtungssettings und/oder Pitches die Imaging Performance verbessert werden. Derartige Verstellmöglichkeiten mittels der Verstell-Einrichtung 32 sind mit anderen Worten insbesondere zur Verbesserung der Imaging Performance einzelner, insbesondere vorgegebener Beleuchtungssettings und/oder Pitches vorteilhaft.
Bei der Ausführungsform gemäß 10 diente aus Ausgangsanordnung ein trigonales Gitter. Dieses wurde um etwa 1/3 des Abstands benachbarter erster Bereiche 22 linear verschoben.
Während die Anordnung der ersten Bereiche 22 an den Gitterpunkten eines Penrose-Gitters bereits zu verbesserten Abbildungseigenschaften führt, können diese durch eine gezielte Auslegung des Spiegels 20, insbesondere durch eine Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche 22 weiter verbessert werden. Als einfachste Form einer Optimierung kann eine lineare Verschiebung und/oder Rotation des Spiegels 20 mittels der Verstell-Einrichtung 32 wie vorhergehend beschrieben vorgesehen sein. Derartige translatorisch und/oder rotatorisch optimierte Anordnungen können für einige Pitches und Setting eine gute Imaging Performance liefern. Aufgrund der aber immer noch vorhandenen Symmetrien wird es immer Pitches und/oder Settings geben, bei denen diese Anordnungen keine ausreichend gute Performance liefern. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, diese Symmetrien durch die im Folgenden beschriebene separate Optimierung der einzelnen Bereiche auf dem Spiegel zu brechen, was zu einer statistisch oder aperiodischen Anordnung der Bereiche auf dem Spiegel führt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Anordnung der ersten Bereiche 22 nach folgendem Verfahren optimiert. Zunächst wird eine Start-Auslegung des Spiegels 20 mit einer bestimmten Anordnung einer vorgegebenen Anzahl von ersten Bereichen 22 vorgegeben. Mögliche Anordnungen der ersten Bereiche 22, welche als Start-Anordnungen dienen können, sind exemplarisch in den 12a bis d dargestellt. Es handelt sich insbesondere um Anordnungen der ersten Bereiche 22 auf den Eckpunkten eines Gitters. In 12a ist die Anordnung der ersten Bereiche 22 auf den Eckpunkten eines quadratischen Gitters dargestellt. Dieses ist um einige Grad rotiert. In 12b ist die Anordnung der ersten Bereiche 22 auf konzentrischen Kreisen dargestellt. In 12c ist die Anordnung auf den Eckpunkten eines trigonalen Gitters dargestellt. In 12d ist die Anordnung auf den Gitterpunkten eines Penrose-Gitters dargestellt. Prinzipiell sind beliebige Start-Anordnungen möglich. Insbesondere können sämtliche der in den 12a–d dargestellten Start-Anforderungen auch in verdrehter und/oder verschobener Form als Start-Anordnung dienen.
Die Start-Anordnung sollte vorzugsweise eine Mindesthomogenität aufweisen. Die ersten Bereiche 22 sind insbesondere derart homogen verteilt angeordnet, dass ihre lokale Dichte in Bereichen mit einem Durchmesser von weniger als 50%, insbesondere weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% des Gesamtdurchmessers des Spiegels 20 um höchstens 30%, insbesondere um höchstens 20%, insbesondere um höchstens 10% von ihrer mittleren Dichte abweicht. Diese Anforderung an die Mindesthomogenität der Verteilung der ersten Bereiche 22 wird vorzugsweise bei der Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche 22 als Randbedingung vorgegeben. Somit weist insbesondere auch die optimierte Anordnung der ersten Bereiche 22 auf dem Spiegel 20 eine derartige Mindesthomogenität auf.
Weiterhin wird zur Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche 22 eine Fitness-Funktion f zur Bewertung der Abbildungsqualität der Projektionsoptik 9 mit einem derartigen Spiegel 20 vorgegeben. In die Fitness-Funktion f gehen unterschiedliche Parameter zur Bewertung der Abbildungsqualität, insbesondere die Telezentrie (TC) und/oder die Kantensteilheit (Normalized Image Logarithmic Slope, NILS) und/oder deren Variation über das Bildfeld 10 (NILS-Feldverlauf), ein. Die Fitness-Funktion f ist insbesondere eine Linearkombination dieser drei Parameter. Eine mögliche Fitness-Funktion f hat die folgende Form: f = TC + g1·NILS-Feldverlauf – g2·NILS, mit positiven Gewichten g1, g2.
Damit ist das Optimierungsproblem, nämlich das Funktional f zu minimieren, definiert. Als Variablen dienen insbesondere die Positionen der ersten Bereiche 22, d. h. deren Anordnung auf dem Spiegel 20. Prinzipiell können als Variablen auch die Anzahl der ersten Bereiche 22 und/oder deren Form und/oder Größe eingehen. Als Neben- oder Randbedingungen werden die vorhergehend beschriebene Mindesthomogenität gefordert sowie insbesondere, dass sich zwei unterschiedliche erste Bereiche 22 nicht gegenseitig überdecken.
Außerdem werden zur Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche 22 auf dem Spiegel 20 mindestens ein Zielwert für die Fitness-Funktion f und ein Abbruchkriterium vorgegeben.
Sodann wird die Anordnung der ersten Bereiche 22 nach einem vorgegebenen Algorithmus solange variiert, bis der mindestens eine vorgegebene Zielwert und/oder das Abbruchkriterium erreicht ist.
Im speziellen Fall, dass alle ersten Bereiche 22 kreisförmig mit identischem Radius ausgebildet sind, ist das Zielfunktional f invariant unter Vertauschung der ersten Bereiche 22. Es gibt somit viele Lösungen des Optimierungsproblems im Parameter-Bereich, die ein äquivalentes System beschreiben. Die Zielfunktion f ist deswegen notwendig multimodal. Als Optimierungs-Algorithmus ist daher ein globales Optimierungsverfahren vorgesehen. Als Optimierungs-Algorithmus ist insbesondere ein evolutionärer Algorithmus, beispielsweise ein genetischer Algorithmus oder ein sogenanntes Simulated Annealing vorgesehen.
Als Variante der Evolutionsstrategie ist vorgesehen, den Selektionsoperator einer (μ + λ)-Evolutionsstrategie zu verwenden. Hierbei gibt der Parameter μ die Populationsstärke, den Umfang des Gedächtnisses des Pols an. Der Parameter λ ist die Anzahl der Nachkommen.
Um das Konvergenzverhalten des Algorithmus zu verbessern, wird dieser mit einem Verfahren, das fast sicher konvergiert, kombiniert.
Zur Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche 22 wird allgemein die Anordnung jedes einzelnen dieser Bereiche 22 individuell variiert. Es ist insbesondere vorgesehen, dass mindestens 10% der ersten Bereiche 22, insbesondere mindestens 20%, insbesondere mindestens 30%, insbesondere mindestens 50% derselben ausgehend von einer Anordnung sämtlicher erster Bereiche 22 auf den Eckpunkten eines Gitters um einen Mindestbetrag versetzt angeordnet werden. Als Mindestbetrag kann die Hälfte des Durchmessers oder der Durchmesser oder ein bestimmtes Vielfaches des Durchmessers der ersten Bereiche 22 dienen. Die Versetzung der ersten Bereiche 22 relativ zu den Eckpunkten eines Gitters kann dahingehend eingeschränkt sein, dass die ersten Bereiche 22 jeweils um höchstens die Hälfte eines mittleren Abstandes benachbarter Eckpunkte des Gitters versetzt werden. Die Versetzung der ersten Bereiche 22 kann bei jedem Iterationsschritt dynamisch angepasst werden. Hierdurch kann das Konvergenzverhalten der Optimierung verbessert werden. Die Versetzung der ersten Bereiche erfolgt vorzugsweise nach einer 1/5-Erfolgsregel.
In den 11a und 11b ist exemplarisch die Anordnung der ersten Bereiche 22 auf dem Spiegel 20 vor und nach der Optimierung dargestellt. Als Ausgangs-Anordnung diente eine konzentrische Anordnung der ersten Bereiche 22 (siehe 11a).
Wie auch bei den 8a bis 8c, 9, 10, 12a bis d, 14a und 14b stellt die Darstellung der Anordnung der ersten Bereiche 22 in den 11a und 11b lediglich deren Position, nicht jedoch deren Größe dar. Bei dem in den 11a und 11b dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die ersten Bereiche 22 einen Radius von 0,018 des Radius des maximal beleuchteten Bereichs des Spiegels 20 auf. Diesbezüglich sei noch einmal angemerkt, dass der Spiegel 20 vorzugsweise größer ist als die Beleuchtungspupille, wodurch unerwünschte Telezentrie-Effekte aufgrund einer feldabhängigen Obskuration vermieden werden können.
In 11c ist exemplarisch die Beleuchtungspupille mit den Bildern 30 sämtlicher Beugungsordnungen, welche bei der Optimierung der Anordnung der ersten Bereiche 22 berücksichtigt wurden, dargestellt. Wie qualitativ aus der 11c ersichtlich ist, ist die Beleuchtungspupille dicht gefüllt. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Optimierung zu einer Verbesserung der Imaging Performance führt, welche weitestgehend unabhängig vorn Beleuchtungssetting und/oder den abzubildenden Strukturen des Retikels 7 ist.
Es ist insbesondere vorgesehen, bei der Optimierung sämtliche Beugungsordnungen zu berücksichtigen, deren Intensität mindestens 20% der eingestrahlten Intensität eines gegebenen Strahlungskanals beträgt. Es werden insbesondere zumindest die 0. und ±1. Beugungsordnung berücksichtigt.
Es ist weiterhin insbesondere vorgesehen, eine Mehrzahl von Feldpunkten, welche vorzugsweise gleichmäßig über das Objektfeld 5 verteilt angeordnet sind, zu berücksichtigen. Es werden insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens acht, insbesondere mindestens zwölf Feldpunkte berücksichtigt.
Es ist weiterhin insbesondere vorgesehen, verschiedene Pitches bei der Auswertung zu berücksichtigen. Es können insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens acht, insbesondere mindestens zwölf, insbesondere mindestens zwanzig, insbesondere mindestens dreißig Pitches berücksichtigt werden. Bei der in 11c dargestellten Beleuchtungspupille wurden zwölf verschiedene Pitches, welche logarithmisch äquidistant im Bereich von 22 nm bis 320 nm verteilt waren, berücksichtigt.
Es ist weiterhin insbesondere vorgesehen, verschiedene Beleuchtungssettings zu berücksichtigen. Die zu berücksichtigenden Beleuchtungssettings können insbesondere ausgewählt sein aus folgender Liste: x-Dipol, y-Dipol, Quasal, C-quad, kreisförmig mit σ_max ≤ 0,7, kreisförmig mit σ_max = 1, annular, insbesondere mit 0,3 ≤ σ ≤ 0,5, und annular mit 0,5 ≤ σ ≤ 1. Vorzugsweise wird eine Kombination von mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere sämtlicher dieser Settings berücksichtigt.
Durch eine derartig dichte Füllung der Pupille kann sichergestellt werden, dass die Position jedes der Bereiche 22 bei der Optimierung der Anordnung derselben berücksichtigt wird. Zur Optimierung der Anordnung der Bereiche 22 können jeweils für verschiedene Settings und/oder Pitches die Imaging-Parameter (Kantensteilheit, Telezentriefehler) berechnet werden. Sodann kann vorgesehen sein, anschließend zur Berechnung der Fitness der Anordnung jeweils den schlechtesten Wert dieser Parameter zu verwenden. Ist die entsprechend bestimmte Fitness größer als bei den vorherigen Anordnungen der Bereiche 22, so wird die neue Anordnung als Optimum verwendet.
In 13 ist die Entwicklung der Parameter zur Bewertung der Abbildungsqualität in Abhängigkeit von der Anzahl Iterationen dargestellt. Die Kurve 40 stellt hierbei das Hundertfache des NILS-Feldverlaufs dar. Die Kurve 41 stellt den Verlauf der Telezentrie dar. Die Telezentrie lag für sämtliche Feldpunkte im unteren einstelligen mrad-Bereich. Der Telezentriefehler wies insbesondere für sämtliche Feldpunkte einen maximalen Wert von weniger als 10 mrad, insbesondere weniger als 7 mrad, insbesondere von höchstens 4 mrad auf. Die Kurve 42 stellt den Verlauf der Kantensteilheit (NILS) dar. Der NILS-Wert betrug für sämtliche Feldpunkte mindestens 2, insbesondere mindestens 2,3.
Die Kurven 43 und 44 stellen jeweils das Zehnfache des maximalen bzw. minimalen Mindestabstands der ersten Bereiche 22 dar.
Die Kurve 45 stellt den Wert, ausgedrückt in Prozent des Radius der Beleuchtungspupille (%σ), dar, um welchen die Position der Bereiche 22 bei der jeweiligen Iteration verschoben wird. Die Variation der Position der Bereiche 22 wird bei der Optimierung dynamisch angepasst. Die dynamische Anpassung erfolgt insbesondere gemäß der sogenannten 1/5-Erfolgsregel. Dies führt dazu, dass der Algorithmus schneller konvergiert. Ist man bereits in der Nähe eines Optimums, wird die Variation zunehmend verringert. Bei dem dargestellten Beispiel betrug die Variation anfangs 0,1 mσ, d. h. 1/100% des Radius der Beleuchtungspupille. Etwa ab der fünfzigsten Iteration war die Variation kleiner als 0,01 mσ.
Wie aus der 13 qualitativ erkennbar ist, konvergiert der Algorithmus nach weniger als 100 Iterationen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, sicherzustellen, dass die Imaging Performance für alle relevanten Beleuchtungssettings und/oder Pitches einen vorgegebenen Mindestwert erreicht. Die Imaging Performance kann insbesondere für alle relevanten Settings und/oder Pitches optimiert werden. Die Optimierung kann insbesondere derart durchgeführt werden, dass die Imaging Performance im Wesentlichen unabhängig von den Beleuchtungssettings und/oder Pitches ist.
In der 14a ist eine weitere optimierte Anordnung der ersten Bereiche 22 des Spiegels 20 dargestellt. In der 14b ist eine hierzu korrespondierende Verteilung der Bilder der 0. Beugungsordnungen 46 sowie der ±1. Beugungsordnungen 47 dargestellt. Hierbei sind die Bilder der obskurierten Beugungsordnungen 48, d. h. die Bilder der Beugungsordnungen, welche mit einem der ersten Bereiche 22 der Anordnung gemäß 14a überlappen, gekennzeichnet. Wie man qualitativ erkennen kann, liegt der Anteil der obskurierten Beugungsordnungen 48 bei weit unterhalb 10%, insbesondere unterhalb von 3%, insbesondere unterhalb von 1%.
In den 14c und 14d ist noch einmal das Ergebnis aus 14b summarisch zusammengefasst. In der 14c ist die Intensität der 0., 1. und –1. Beugungsordnung relativ zu der auf 1 normierten Intensität eines gegebenen Strahlungskanals gegen die Strahlungskanäle aufgetragen. Im nicht obskurierten Fall liegt die Intensität der 0. Beugungsordnung bei 0,5, die der ±1. Beugungsordnung bei 0,333. Einträge, welche nicht bei 0,5 oder 0,333 liegen, korrespondieren mit anderen Worten zu Strahlungskanälen, die zumindest teilweise mit einem der ersten Bereiche 22 überlappen, d. h. obskuriert sind. Die Verteilung gemäß 14c ist in 12d zusammengefasst. Wie man diesen Figuren entnehmen kann, ist die Lage der 0. Beugungsordnungen im Wesentlichen überlappungsfrei zu den ersten Bereichen 22. Außerdem wird nur ein geringer Teil der ±1. Beugungsordnungen von den Bereichen 22 obskuriert.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann zur Feinjustage der Intensitätsverteilung in der Pupille die Anordnung der einzelnen ersten Bereiche 22 geringfügig variiert werden, um einen Teil der Intensität des jeweiligen Pupillenspots teilweise zu obskurieren, d. h. dessen Intensität zu verringern.
Weiterhin kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, den Strahlengang einzelner Beleuchtungskanäle zu verstellen, sofern dessen Beugungsordnungen obskuriert werden, d. h. auf einen der ersten Bereiche 22 fallen. Dies ist insbesondere bei schaltbaren Facettenspiegeln 16, 18 möglich.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Kombination des Spiegels 20 mit dem Pupillenfacettenspiegel 18 gemäß 4 sind diese beiden Spiegel 20, 18 als ein einziges optisches Bauelement ausgebildet. Sie sind insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS) mit einem Array umfassend eine Vielzahl von Einzelspiegeln (Multi Mirror Array, MMA) ausgebildet. Für Details derartiger Mikrospiegel sowie deren Ansteuerung sei auf die DE 10 2009 034 502 A1 verwiesen. Bei einem derartigen MEMS kann die Zuordnung der Mikrospiegel zu den in den ersten Bereichen 22 angeordneten Pupillenfacetten 19 und zu dem einen Spiegel M_i der Projektionsoptik 9 bildenden zweiten Bereich 23 variabel eingestellt werden. Es wird mit anderen Worten eine ansteuerbare Position, d. h. Anordnung der ersten Bereiche 22 ermöglicht. Außerdem ist die Verkippung der Mikrospiegel und damit die Verkippung der ersten Bereiche 22 verstellbar. Bei dieser Ausführungsform sind die ersten Bereiche 22 somit variabel, d. h. während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 verlagerbar, auf dem Spiegel 20 angeordnet.
Alternativ zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage kann der erfindungsgemäße Spiegel 20 auch in einer Inspektionsvorrichtung, insbesondere zur Inspektion reflektierender Lithographiemasken oder zur Inspektion belichteter Wafersubstrate, zum Einsatz kommen. Das Bildfeld 10 der Projektionsoptik 9 stellt in diesem Fall ein Inspektions-Objektfeld der Inspektionsvorrichtung dar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010041632 A1 [0002]
WO 2009/024164 A1 [0030]
DE 102010041623 A1 [0065, 0094]
DE 102011086345 [0065]
US 6859515 B2 [0067]
DE 102008009600 A1 [0070, 0071]
DE 102009034502 A1 [0137]

Claims

Spiegel (20) mit einer fragmentierten Gesamtfläche (24) umfassend a. eine Vielzahl erster Bereiche (22) und b. mindestens einen zweiten, strahlungsreflektierenden Bereich (23), c. wobei die ersten Bereiche jeweils konstruktiv vom mindestens eine zweiten Bereich abgegrenzt und umfangsseitig von diesem umgeben sind, d. wobei die ersten Bereiche (22) aperiodisch angeordnet sind.
Spiegel (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche (22) derart angeordnet sind, dass ausgehend von einer Anordnung sämtlicher erster Bereiche (22) auf den Eckpunkten eines Gitters mindestens 10% der ersten Bereiche (22) um mindestens die Hälfte ihres Durchmessers hierzu versetzt angeordnet sind.
Spiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche (22) ausgehend von einer Anordnung auf den Eckpunkten eines Gitters um höchstens die Hälfte eines mittleren Abstandes benachbarter Eckpunkte des Gitters hierzu versetzt angeordnet sind.
Spiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche (22) derart homogen verteilt angeordnet sind, dass ihre lokale Dichte in Bereichen mit einem Durchmesser von weniger als 50% eines Durchmessers des Spiegels (20) eine Abweichung von höchstens 30% von ihrer mittleren Dichte über den gesamten Spiegel (20) aufweist.
Spiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ersten Bereiche (22) mindestens 100 beträgt.
Spiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der ersten Bereiche (22) eine Fläche aufweist, welche höchstens 30% der Gesamtfläche (24) des Spiegels (20) ausmacht.
Spiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche (22) strahlungsdurchlässig sind.
Optisches Bauelement (33) umfassend a. mindestens einen Spiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und b. eine Verstell-Einrichtung (32) zur Verstellung des mindestens einen Spiegels (20).
Optisches Bauelement (33) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei Spiegel (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, welche mittels der Verstell-Einrichtung (32) austauschbar sind.
Projektionsoptik (9) zur Abbildung eines Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (10) mit einem Spiegel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Optisches System (27) umfassend a. eine Beleuchtungsoptik (4) zur Beleuchtung des Objektfeldes (5) mit Beleuchtungsstrahlung (14) und b. eine Projektionsoptik (9) gemäß Anspruch 10, c. wobei die ersten Bereiche (22) des Spiegels (20) im Strahlengang der Beleuchtungsoptik (4) angeordnet sind, und d. wobei der mindestens eine zweite Bereich (23) des Spiegels (20) im Strahlengang der Projektionsoptik (9) angeordnet ist.
Optisches System (27) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine objektseitige numerische Apertur (NAO) und einen Hauptstrahlwinkel (CRA) aufweist, wobei gilt: arcsin (NAO) ≥ CRA.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie umfassend a. eine Strahlungsquelle (3) und b. ein optisches System (27) gemäß einem der Ansprüche 11 und 12.
Verfahren zur Optimierung der Auslegung eines Spiegels (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfassend die folgenden Schritte: a. Vorgabe einer Start-Auslegung des Spiegels (20) mit einer Anordnung einer Anzahl von ersten Bereichen (22) des Spiegels (20) auf den Eckpunkten eines Gitters, b. Vorgabe einer Fitness-Funktion (f) zur Bewertung der Abbildungsqualität einer Projektionsoptik (9) mit einem derartigen Spiegel (20), c. Vorgabe mindestens eines Zielwertes und eines Abbruchkriteriums, d. Variation der Anordnung der ersten Bereiche (22) nach einem vorgegebenen Algorithmus solange, bis der mindestens eine vorgegebene Zielwert oder das Abbruchkriterium erreicht ist.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils 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) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 13, – Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Wafer (12).