DE102013211268B4

DE102013211268B4 - Beleuchtunsoptik für die lithografische Projektionsbelichtung

Info

Publication number: DE102013211268B4
Application number: DE201310211268
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: DE102013211268A1

Abstract

Beleuchtungsoptik (4) für die lithografische Projektionsbelichtung zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (5) mit Beleuchtungslicht (16), – mit einem Feldfacettenspiegel (19) mit einer Mehrzahl von Feldfacetten (34) zur Führung des Beleuchtungslichts (16), – mit einem Pupillenfacettenspiegel (20) mit einer Mehrzahl von im Bereich einer Beleuchtungspupille (41) angeordneten Pupillenfacetten (40, 40I, 40II) zur Führung des von den Feldfacetten (34) jeweils hin zum Pupillenfacettenspiegel (20) geführten Beleuchtungslichts (16), wobei die Pupillenfacetten (40, 40I, 40II) so angeordnet sind, dass eine Verteilung von über die Feldfacetten (34) mit Beleuchtungslicht (16) beaufschlagten Pupillenfacetten (40, 40I, 40II) eine Ist-Beleuchtungswinkelverteilung im Objektfeld (5) vorgibt, – mit einem Auswahlmodul (42) zur Vorgabe eines Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) der Beleuchtungspupille (41), der eine Soll-Beleuchtungswinkelverteilung repräsentiert, – mit einem Steuermodul (45), das derart ausgeführt ist, dass eine Ist-Beleuchtungsintensität, mit der die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragenden Pupillenfacetten (40, 40I, 40II) beaufschlagt sind, folgende Kriterien erfüllt: – die Ist-Beleuchtungsintensität entspricht einer vorgegebenen Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sofern die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragende Pupillenfacette (40) innerhalb des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) liegt, – die Ist-Beleuchtungsintensität entspricht einer vorgegebenen Zwischenausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, die kleiner ist als die Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sofern die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragende Pupillenfacette (40I, 40II) in einen Randabschnitt (43, 46; 44, 46) um einen Rand (43, 44) des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) liegt, – Ist-Beleuchtungsintensität gleich 0, sofern die Pupillenfacette (40) außerhalb des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) und gleichzeitig außerhalb des Randabschnitts (43, 46; 44, 46) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die lithografische Projektionsbelichtung zur Ausleuchtung eines Objektfeldes mit Beleuchtungslicht. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen System, ein Verfahren zur Projektionsbelichtung mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil, hergestellt in einem solchen Projektionsbelichtungsverfahren.
Eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art ist bekannt aus der US 2011/0001947 A1 und der WO 2009/100 856 A1 sowie aus der US 6 438 199 B1 und der US 6 658 084 B2 sowie aus der US 2012/0105818 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass zwischen verschiedenen Soll-Pupillenbereichen, die innerhalb einer insgesamt ausleuchtbaren Beleuchtungspupille mit der Beleuchtungsoptik ausgeleuchtet werden können, gewechselt werden kann, wobei dieser Wechsel möglichst unabhängig von einer Form des Soll-Pupillenbereichs mit einer hohen Beleuchtungsqualität einhergehen soll.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es, soweit Soll-Pupillenbereiche unabhängig von einer Anordnung der Pupillenfacetten auf den Pupillenfacettenspiegel vorgegeben werden, entscheidend für die Beleuchtungsqualität darauf ankommt, mit welcher Beleuchtungsintensität diejenigen Pupillenfacetten beaufschlagt werden, die in einem Randabschnitt um einen Rand des Soll-Pupillenbereichs vorliegen. Erfindungsgemäß werden diese Pupillenfacetten nicht mit der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sondern mit einer verringerten Beleuchtungsintensität beaufschlagt. Unerwünscht hohe Abweichungen zwischen dem vorzugebenden Soll-Pupillenbereich und einer Ist-Beleuchtungswinkelverteilung werden hierdurch vermieden. Je nach der Ausführung der Beleuchtungsoptik kann die Beleuchtungsintensitäts-Vorgabe auf verschiedenen Wegen erfolgen. Eine Möglichkeit ist, eine im Vergleich zur Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität geringere Beleuchtungsintensität durch entsprechende Auswahl der zur geringer zu beaufschlagenden Pupillenfacette zugehörigen Feldfacette und deren Lage innerhalb eines Fernfeldes der Lichtquelle zu gewährleisten. Alternativ oder zusätzlich kann bei Einsatz einer Beleuchtungsoptik mit verkippbaren Feldfacetten über eine entsprechende Verkippung der Feldfacette ein randseitiges Abschneiden eines Ausleuchtungskanals an der zugehörigen Pupillenfacette und eine hierdurch entsprechende Verringerung der von dieser weiter zum Objektfeld geführten Beleuchtungsintensität erreicht werden. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann bei einer Aufteilung der Feldfacetten in jeweils eine Mehrzahl von Einzelspiegeln genutzt werden, dass die Einzelspiegel individuell zur Verringerung der Beleuchtungsintensität, mit der die zugehörigen Pupillenfacette beaufschlagt ist, ausgeblendet werden können. Es können Anpassungs-Algorithmen zum Einsatz kommen, die in der Computergrafik unter dem Stichwort „anti-aliasing” bekannt sind.
Eine Ausführung nach Anspruch 2 berücksichtigt die Lage der randseitigen Pupillenfacette, also ob diese Randbereichs-Pupillenfacette näher am Soll-Pupillenbereich liegt oder nicht. Es resultiert eine noch bessere Annäherung der Ist-Beleuchtungswinkelverteilung an den Soll-Pupillenbereich.
Eine stufenlose Vorgabe der Beleuchtungsintensität nach Anspruch 3 sorgt für eine nochmals verbesserte Annäherung der Ist-Beleuchtungswinkelverteilung an den Soll-Pupillenbereich.
Eine Bereichszellen-flächenabhängige Beleuchtungsintensitäts-Vorgabe nach Anspruch 4 führt zu einer besonders guten Anpassung der Ist-Beleuchtungswinkelverteilung an die Form des Soll-Pupillenbereichs. Eine derartige Bereichszellen-Unterteilung ist als Voronoi-Zerlegung bekannt.
Bei Einsatz von Feldfacetten nach Anspruch 5 ist eine besonders präzise Beleuchtungsintensitäts-Vorgabe möglich.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 6, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, eines Projektionsbelichtungsverfahrens nach den Ansprüchen 8 und 9 sowie eines mikro- bzw. nanustrukturierten Bauteils nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Insbesondere dann, wenn strukturabhängig verschiedene Soll-Pupillenbereiche der Beleuchtungsoptik vorgebbar sind, kommen diese Vorteile besonders gut zum Tragen.
Das Bauteil kann mit extrem hoher Strukturauflösung hergestellt sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Halbleiterchip mit extrem hoher Integrations- bzw. Speicherdichte hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 schematisch eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines aus Einzelspiegel aufgebauten Feldfacettenspiegels zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
3 bis 5 Anordnungsvarianten von Feldfacettenspiegeln, die monolithisch ausgeführt sein können, aber auch entsprechend der Ausführung nach 2 aus Einzelspiegeln aufgebaut sein können;
6 schematisch eine Aufsicht auf einen Pupillenfacettenspiegel, der gemeinsam mit dem Feldfacettenspiegel Teil einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage ist, wobei ein äußerer Randbereich einer Beleuchtungspupille sowie ein Soll-Pupillenbereich der Beleuchtungspupille, der eine Soll-Beleuchtungswinkelverteilung in einem bei der Projektionsbelichtung auszuleuchtenden Objektfeld vorgibt, hervorgehoben sind;
7 einige Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels nach 6 mit diese umgebenden Bereichszellen, die mittels eines Steuermoduls der Beleuchtungsoptik zur Vorgabe einer Beleuchtungsintensität, mit der die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragende Pupillenfacette beaufschlagt wird, genutzt werden; und
8 ebenfalls stark schematisch in einer Aufsicht die Beleuchtungspupille mit verschiedenen weiteren Varianten von hervorgehobenen Soll-Pupillenbereichen.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithographie. Zur Projektionsbelichtungsanlage 1 gehört eine Licht- bzw. Strahlungsquelle 2. Ein Beleuchtungssystem 3 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines mit einem Objektfeld 5 zusammenfallenden Beleuchtungsfeldes in einer Objektebene 6. Das Beleuchtungsfeld kann auch größer sein als das Objektfeld 5. Belichtet wird hierbei ein Objekt in Form eines im Objektfeld 5 angeordneten Retikels 7, das von einem Objekt- bzw. Retikelhalter 8 gehalten ist. Das Retikel 7 wird auch als Lithographiemaske bezeichnet. Der Objekthalter 8 ist über einen Objektverlagerungsantrieb 9 längs einer Verlagerungsrichtung verlagerbar. Eine Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem ebenfalls nicht dargestellten Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 synchronisiert zum Objekthalter 8 ebenfalls längs der Verlagerungsrichtung verlagerbar.
Bei der Strahlungsquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gasdischarge-produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron oder auf einem freien Elektronenlaser (FEL) basiert, ist für die Strahlungsquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung 16, die von der Strahlungsquelle 2 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 17 propagiert die EUV-Strahlung 16 durch eine Zwischenfokusebene 18, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 19 trifft. Der Feldfacettenspiegel 19 ist ein erster Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Feldfacettenspiegel 19 hat eine Vielzahl von Einzelspiegeln, die in der 1 nicht dargestellt sind. Der Feldfacettenspiegel 19 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 16 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacettenspiegel 19 wird die EUV-Strahlung 16 von einem Pupillenfacettenspiegel 20 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist ein zweiter Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Zwischenfokusebene 18 und zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist oder mit dieser Pupillenebene zusammenfällt. Der Pupillenfacettenspiegel 20 hat eine Mehrzahl von Pupillenfacetten, die in der 1 nicht dargestellt sind. Mit Hilfe der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 20 und einer nachfolgenden abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 21 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 22, 23 und 24 werden nachfolgend noch näher beschriebene Einzelspiegel-Gruppen des Feldfacettenspiegels 19 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 24 der Übertragungsoptik 21 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel”).
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem für die Beschreibung der Lageverhältnisse von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts und parallel zur Verlagerungsrichtung des Objekthalters 9 und des Waferhalters 14. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 12.
Die x-Dimension über das Objektfeld 5 bzw. das Bildfeld 11 wird auch als Feldhöhe bezeichnet.
2 zeigt Details des Aufbaus eines Ausschnitts des Feldfacettenspiegels 19 in einer stark schematischen Darstellung. Bei dem in der 2 dargestellten Ausschnitt des Feldfacettenspiegels 19 kann es sich um genau eine der Einzelspiegel-Gruppen handeln. Eine gesamte Reflexionsfläche 25 des Feldfacettenspiegels 19 ist zeilen- und spaltenweise unterteilt in ein Raster aus Einzelspiegeln 26. Über die jeweiligen Einzelspiegel 26 werden Teilbündel des Beleuchtungslichts 16 geführt. Die Einzelreflexions-Flächen der individuellen Einzelspiegel 26 sind plan und weisen keine Krümmung auf. Eine Einzelspiegel-Zeile 27 weist eine Mehrzahl der direkt nebeneinander liegenden Einzelspiegel 26 auf. In einer Einzelspiegel-Zeile 27 können mehrere zehn bis mehrere hundert der Einzelspiegel 26 vorgesehen sein. Im Beispiel nach 2 sind die Einzelspiegel 26 quadratisch. Auch andere Formen von Einzelspiegeln, die eine möglichst lückenlose Belegung der Reflexionsfläche 20 ermöglichen, können eingesetzt sein. Derartige alternative Einzelspiegel-Formen sind aus der mathematischen Theorie der Parkettierung bekannt. In diesem Zusammenhang sei verwiesen auf die in der WO 2009/100 856 A1 angegebenen Referenzen.
Eine Einzelspiegel-Spalte 28 hat, je nach Ausführung des Feldfacettenspiegels 19, ebenfalls eine Mehrzahl der Einzelspiegel 26. Pro Einzelspiegel-Spalte 28 sind beispielsweise einige, einige zehn oder einige hundert der Einzelspiegel 26 vorgesehen.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 2 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als lokales Koordinatensystem des Feldfacettenspiegels 19 eingezeichnet. Entsprechende lokale xyz-Koordinatensysteme finden sich auch in den nachfolgenden Figuren, die Facettenspiegel oder einen Ausschnitt hiervon in Aufsicht zeigen. In der 2 verläuft die x-Achse horizontal nach rechts parallel zu den Einzelspiegel-Zeilen 27. Die y-Achse läuft in der 2 nach oben parallel zu den Einzelspiegel-Spalten 28. Die z-Achse steht senkrecht auf der Zeichenebene der 2 und läuft aus dieser heraus.
Die y-Richtung des globalen Koordinatensystems nach 1, also die Verlagerungsrichtung für das Retikel 7 und den Wafer 13, und die y-Richtung des lokalen Koordinatensystems nach 2, also die Spaltenrichtung des Einzelspiegel-Arrays, müssen nicht exakt parallel zueinander verlaufen, sondern können einen zum Beispiel kleinen Winkel zueinander einnehmen.
In x-Richtung hat die Reflexionsfläche 25 der Einzelspiegel-Gruppe eine Erstreckung von x₀. In y-Richtung hat die Reflexionsfläche 25 der Einzelspiegel-Gruppe eine Erstreckung von y₀.
Je nach Ausführung des Feldfacettenspiegels 19 haben die Einzelspiegel 26 x/y-Erstreckungen im Bereich beispielsweise von 500 μm × 500 μm bis beispielsweise 2 mm × 2 mm. Die Einzelspiegel 26 können so geformt sein, dass sie eine bündelnde Wirkung für das Beleuchtungslicht 16 haben. Eine derartige bündelnde Wirkung der Einzelspiegel 26 ist besonders beim Einsatz einer divergenten Beleuchtung des Feldfacettenspiegels 19 mit dem Beleuchtungslicht 16 von Vorteil. Der gesamte Feldfacettenspiegel 19 hat eine x₀/y₀-Erstreckung, die je nach Ausführung beispielsweise 300 mm × 300 mm oder 600 mm × 600 mm beträgt. Die Einzelspiegel-Gruppen haben typische x/y-Erstreckungen von 80 mm × 6 mm oder von 65 mm × 5 mm oder von 25 mm × 4 mm oder von 104 mm × 8 mm. Je nach dem Verhältnis zwischen der Größe der jeweiligen Einzelspiegel-Gruppen und der Größe der Einzelspiegel 26, die diese Einzelspiegel-Gruppen aufbauen, weist jede der Einzelspiegel-Gruppen eine entsprechende Anzahl von Einzelspiegeln 26 auf.
Jeder der Einzelspiegel 26 ist zur individuellen Ablenkung von auftreffendem Beleuchtungslicht 16 jeweils mit einem Aktor beziehungsweise Aktuator 29 verbunden, wie in der 2 anhand zweier in einer Ecke links unten der Reflexionsfläche 25 angeordneten Einzelspiegel 26 gestrichelt angedeutet. Die Aktuatoren 29 sind auf der einer reflektierenden Seite der Einzelspiegel 26 abgewandten Seite jedes der Einzelspiegel 26 angeordnet. Die Aktuatoren 29 können beispielsweise als Piezo-Aktuatoren ausgeführt sein. Ausgestaltungen derartiger Aktuatoren sind vom Aufbau von Mikrospiegel-Arrays her bekannt.
Die Aktuatoren 29 einer Einzelspiegel-Zeile 27 sind jeweils über Signalleitungen mit einem Zeilen-Signalbus 31 verbunden. Jeweils einem der Zeilen-Signalbusse 31 ist eine Einzelspiegel-Zeile 27 zugeordnet. Die Zeilen-Signalbusse 31 der Einzelspiegel-Zeilen 27 sind ihrerseits mit einem Haupt-Signalbus 32 verbunden. Letzterer steht mit einer Steuereinrichtung 33 des Feldfacettenspiegels 19 in Signalverbindung. Die Steuereinrichtung 33 ist insbesondere zur reihenweise, also zeilen- oder spaltenweise gemeinsamen Ansteuerung der Einzelspiegel 26 ausgeführt. Auch innerhalb der Einzelspiegel-Zeilen 27 und der Einzelspiegel-Spalten 28 ist eine individuelle Ansteuerung der Einzelspiegel 26 möglich.
Jeder der Einzelspiegel 26 ist individuell unabhängig um zwei senkrecht aufeinander stehende Kippachsen verkippbar, wobei eine erste dieser Kippachsen parallel zur x-Achse und die zweite dieser beiden Kippachsen parallel zur y-Achse verläuft. Die beiden Kippachsen liegen in den Einzel-Reflexionsflächen der jeweiligen Einzelspiegel 26.
Zusätzlich ist mittels der Aktuatoren 29 noch eine individuelle Verlagerung der Einzelspiegel 26 in z-Richtung möglich. Die Einzelspiegel 26 sind also separat voneinander ansteuerbar längs einer Normalen auf die Reflexionsfläche 25 verlagerbar. Hierdurch kann die Topographie der Reflexionsfläche 25 insgesamt verändert werden. Dadurch können auch Konturen der Reflexionsfläche mit großen Pfeilhöhen, also großen Variationen in der Topografie der Reflexionsfläche, in Form von insgesamt in einer Ebene angeordneten Spiegelabschnitten nach Art von Fresnel-Linsen gefertigt werden. Eine Grundkrümmng einer derartigen Spiegelflächentopografie mit großer Pfeilhöhe wird durch eine solche Unterteilung in Abschnitte nach Art von Fresnel-Zonen eliminiert.
Durch die individuelle Ansteuerung der Aktuatoren 29 über die Steuereinrichtung 33 ist eine vorgegebene Kipp-Gruppierung der Einzelspiegel 26 in die vorstehend schon erwähnten Einzelspiegel-Gruppen aus je mindestens zwei Einzelspiegeln 26 einstellbar. Die Einzelspiegel-Gruppen sind jeweils über mindestens einen eigenen Gruppenspiegel-Ausleuchtungskanal für das Beleuchtungslicht 16 mindestens einer eigenen Pupillenfacette des Pupillenfacettenspiegels 20 zur Abbildung der Einzelspiegel-Gruppe in das Objektfeld 5 zugeordnet. Diese Zuordnung erfolgt durch Vorgabe der jeweiligen Kippstellung bzw. Schaltstellung der zur Einzelspiegel-Gruppe gehörenden Einzelspiegel 26 derart, dass das Teilbündel des Beleuchtungslichts 16, welches auf den jeweiligen Einzelspiegel 26 trifft, von diesem Einzelspiegel 26 hin zur zugeordneten Pupillenfacette des Pupillenfacettenspiegels 20 und von dort hin zum Objektfeld 5 reflektiert wird. Der Gruppenspiegel-Ausleuchtungskanal ist dabei die Gesamtheit aller Einzelspiegel-Ausleuchtungskanäle der jeweiligen Einzelspiegel-Gruppe, die sich aufgrund der Abbildung über die Pupillenfacette zur Beleuchtung des gesamten Beleuchtungs- bzw. Objektfeldes 5 ergänzen. Jede der Einzelspiegel-Gruppen kann daher als Urbild des Beleuchtungsfeldes 5 aufgefasst werden. Die Gesamtbeleuchtung des Beleuchtungs- bzw. Objektfeldes 5 stellt dann eine Superposition dieser Urbilder dar.
Jeweils eine der Einzelspiegel-Gruppen hat also die Funktion einer Facette eines Feldfacettenspiegels, wie dieser beispielsweise in der US 6,438,199 B1 oder der US 6,658,084 B2 offenbart ist.
Die 3 bis 5 zeigen Beispiele verschiedener Facettenanordnungen für den Feldfacettenspiegel 19. Jede der dort dargestellten Feldfacetten 34 kann als Einzelspiegel-Gruppe aus einer Mehrzahl der Einzelspiegel 26 aufgebaut sein, wie vorstehend anhand der 2 bereits erläutert, oder kann monolithisch als eine Spiegelfacette gestaltet sein.
Der Feldfacettenspiegel 19 nach 3 hat eine Vielzahl gebogen ausgeführter Feldfacetten 34. Diese sind gruppenweise in Feldfacetten-Blöcken 35 auf einem Feldfacetten-Träger 36 angeordnet. Insgesamt hat der Feldfacettenspiegel 19 nach 3 26 Feldfacetten-Blöcke 35, zu denen drei, fünf oder zehn der Feldfacetten gruppenweise zusammengefasst sind.
Zwischen den Feldfacetten-Blöcken 35 liegen Zwischenräume 37 vor.
Der Feldfacettenspiegel 19 nach 4 hat rechteckige Feldfacetten 34, die wiederum gruppenweise Feldfacetten-Blöcken 35 angeordnet sind, zwischen denen Zwischenräume 37 vorliegen. Sofern die Feldfacetten 34 des Feldfacettenspiegels 19 nach 4 aus einer Mehrzahl der Einzelspiegel 26 aufgebaut sind, kann eine der Feldfacetten 34 so in Einzelspiegel 26 unterteilt sein, wie vorstehend im Zusammenhang mit der 2 erläutert.
Der Feldfacettenspiegel 19 nach 5 hat ebenfalls rechteckige Feldfacetten 34, die ebenfalls blockweise angeordnet sind. Eine Blockanordnung ist beim Feldfacettenspiegel 19 nach 5 so, dass zwei große zusammenhängende Block-Gruppen 38, 39 mit jeweils angenähert halbkreisförmiger Kontur resultieren, wobei die Feldfacetten-Blöcke 35, die jeweils zu einer der beiden Block-Gruppen 38, 39 gehören, ohne größere Zwischenräume aneinander angrenzen. Zwischen den beiden Block-Gruppen 38, 39 liegt ein Zwischenraum 37 vor.
6 zeigt schematisch eine Aufsicht auf den Pupillenfacettenspiegel 20. Die Pupillenfacetten 40 des Pupillenfacettenspiegels 20 sind im Bereich einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, deren äußere Pupillenbegrenzung durch eine kreisförmige Begrenzungslinie 41 in der 6 angedeutet ist. Praktisch alle der Pupillenfacetten 40 liegen innerhalb der genutzten Beleuchtungspupille 41. Aufgrund der Anordnung des Pupillenfacettenspiegels 20 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 40 und der nachfolgenden Projektionsoptik 10 gibt eine Verteilung von über die Feldfacetten 34 mit denn Beleuchtungslicht 16 beaufschlagten Pupillenfacetten 40 innerhalb der Beleuchtungspupille 41 eine Ist-Beleuchtungswinkelverteilung im Objektfeld 5 vor.
Zur Vorgabe eines Soll-Pupillenbereichs der Beleuchtungspupille 41, der eine Soll-Beleuchtungswinkelverteilung im Objektfeld 5 repräsentiert, dient ein Auswahlmodul 42 der Beleuchtungsoptik 4. Diese Vorgabe des Soll-Pupillenbereichs erfolgt bei der Vorbereitung der Projektionsbelichtungsanlage 1 an die Projektionsbelichtung des Retikels 7 eines bestimmten Strukturtyps. Für ein Retikel 7 eines ersten Strukturtyps wird dabei in der Regel ein anderer Soll-Pupillenbereich vorgegeben als für ein Retikel eines weiteren Strukturtyps.
Das Auswahlmodul 42 ist wie auch die Steuereinrichtung 33 in der 1 schematisch dargestellt. Ein derartiger Soll-Pupillenbereich ist in der 6 innerhalb der Beleuchtungspupille 41 durch Begrenzungslinien 43, 44 hervorgehoben. Dieser Soll-Pupillenbereich 43, 44 beinhaltet zwei sich gegenüberliegende Sektoren in der Beleuchtungspupille 41. Die Begrenzungslinien 43, 44 des Soll-Pupillenbereichs schneiden sich in einem Zentrum Z des Pupillenfacettenspiegels 20, welches gleichzeitig ein Zentrum der Beleuchtungspupille 41 darstellt. Die beiden Begrenzungslinien 43, 44 des Soll-Pupillenbereichs schließen einen Winkel α von etwa 30° zueinander ein. Der beispielhaft in der 6 angegebene Soll-Pupillenbereich hat also die Form zweier Sektoren, die sich einerseits in +y-Richtung und andererseits in –y-Richtung öffnen. Der in der 6 beispielhaft dargestellte Soll-Pupillenbereich stellt eine y-Dipolbeleuchtung dar, wobei innerhalb der beiden Pole dieses Dipols, die durch die beiden Sektoren vorgegeben sind, alle Objektfeld-Beleuchtungswinkel zwischen einem Objektfeld-Beleuchtungswinkel von ungefähr 0°, hervorgerufen durch eine Beleuchtung über die zentrumsnahen Pupillenfacetten 40, bis zum maximalen Objektfeld-Beleuchtungswinkel, hervorgehoben durch die Pupillenfacetten 40 nahe der Berandung der Beleuchtungspupille 41, erzeugt werden. Der Objektfeld-Beleuchtungswinkel wird relativ zu einem durch die Lage einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definierten Hauptstrahl gemessen.
Mit dem Auswahlmodul 42 und der Steuereinrichtung 33 steht ein Steuermodul 43 in Signalverbindung. Das Steuermodul 45 ist so ausgeführt, dass eine Ist-Beleuchtungsintensität, mit der die zur Ist-Beleuchtungswinkelvereilung beitragenden Pupillenfacetten 40 beaufschlagt werden, eine Reihe von Kriterien erfüllt. Die Ist-Beleuchtungsintensität ist durch eine entsprechende Füllung der jeweils diese Beleuchtungsintensität hervorrufenden Pupillenfacetten 40 angedeutet.
Gemäß einem ersten Kriterium, welches über das Steuermodul 45 vorgegeben ist, entspricht die Ist-Beleuchtungsintensität einer vorgegebenen Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sofern die zur Ist-Beleuchtungslichtverteilung beitragende Pupillenfacette 40 innerhalb des Soll-Pupillenbereichs, begrenzt durch die Linien 43, 44, liegt. Pupillenfacetten 40, die mit der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität zur Objektfeldbeleuchtung beitragen, sind in der 6 als volle Kreise dargestellt.
Ein weiteres Kriterien, dessen Erfüllung durch das Steuermodul 45 sichergestellt ist, ist, dass die Ist-Beleuchtungsintensität einer vorgegebenen Zwischenausleuchtungs-Beleuchtungsintensität entspricht, die kleiner ist als die Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sofern die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragende Pupillenfacette 40 in einem Randabschnitt um einen Rand des durch die Linien 43, 44 begrenzten Soll-Pupillenbereichs liegt. Die Pupillenfacetten 40, die mit der Zwischenausleuchtungs-Beleuchtungsintensität zur Objektfeldbeleuchtung beitragen, sind in der 6 je nach der Größe der beitragenden Beleuchtungsintensität mehr oder weniger dicht schraffiert gefüllt. Der jeweilige Randabschnitt in der Beleuchtungspupille 41 um den Rand des Soll-Pupillenbereichs ist einerseits begrenzt durch die jeweilige Begrenzungslinie 43, 44 und andererseits durch eine hierzu parallele Randabschnitts-Begrenzungslinie 46, die in der 6 gestrichelt dargestellt ist.
Ein weiteres Kriterium, dessen Einhaltung durch das Steuermodul 45 sichergestellt ist, ist, dass die Ist-Beleuchtungsintensität gleich 0 beträgt, sofern die diese Beleuchtungsintensität hervorrufende Pupillenfacette 40 außerhalb des Soll-Pupillenbereichs 43, 44 und gleichzeitig außerhalb des Pupillen-Randabschnitts 46 liegt.
Je näher die jeweilige Pupillenfacette 40, die im Pupillen-Randabschnitt liegt, dem Soll-Pupillenbereich benachbart ist, desto größer ist der Ist-Beleuchtungsintensitäts-Beitrag dieser Pupillenfacette 40. Pupillenfacetten 40 _I mit größeren Abstand zum Soll-Pupillenbereich 43, 44 tragen nur mit einer kleinen Ist-Beleuchtungsintensität zur Objektfeldbeleuchtung bei, beispielsweise mit einem Zehntel der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität. Pupillenfacetten 40 _II, die teilweise im Soll-Pupillenbereich liegen, also auf den Begrenzungslinien 43, 44, tragen mit einer Ist-Beleuchtungsintensität zur Objektfeldbeleuchtung bei, die umso größer ist, je vollständiger die Pupillenfacetten 40 innerhalb des Soll-Pupillenbereichs 43, 44 liegen. Abhängig davon, an welchem Ort die jeweilige Pupillenfacette 40 _I, 40 _II im Randbereich 43, 46 bzw. 44, 46 zwischen einem Inneren des Soll-Pupillenbereichs 43, 44 und einem Äußeren außerhalb des Randabschnitts 46 liegt, wird über das Steuermodul 45 also eine Beleuchtungsintensität dieser Pupillenfacette 40 _I, 40 _II zwischen dem Wert 0 und der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität vorgegeben. Diese Beleuchtungsintensität wird ortsabhängig stufenlos für die jeweilige Pupillenfacette 40 _I, 40 _II durch das Steuermodul 45 vorgegeben.
7 zeigt eine Möglichkeit zur Vorgabe eines Wertes der Beleuchtungsintensität zwischen dem Wert 0 und der Vollausleuchtungs-Beleuchtungintensität durch das Steuermodul 45. Die Beleuchtungsintensität wird dabei abhängig vom Anteil einer Fläche einer Bereichszelle 47 um die Pupillenfacette 40 vorgegeben, der innerhalb des Soll-Pupillenbereichs 43, 44 liegt. 7 zeigt eine entsprechende Zerlegung einer Fläche des Pupillenfacettenspiegels 20 in Bereichszellen 47 um einige dargestellte Pupillenfacetten 40. Diese Bereichszellen-Zerlegung ist als Voronoi-Zerlegung bekannt.
Soweit die Feldfacetten 34, wie vorstehend erläutert, jeweils aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln 26 aufgebaut sind, kann eine Ist-Beleuchtungsintensität zwischen dem Wert 0 und der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität durch Abblenden einer vorgegebenen Anzahl der Finzelspiegel 26 innerhalb der Einzelspiegel-Gruppe, die eine einer der Pupillenfacetten 40 zugeordnete Feldfacette 19 aufbaut, vorgegeben werden. Wenn eine Feldfacette 19 beispielsweise aus 100 Einzelspiegeln 26 aufgebaut ist, kann eine Ist-Beleuchtungsintensität von 90% der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität durch Ausblenden von zehn der hundert Einzelspiegel 26 aus dem Gruppen-Ausleuchtungskanal geschehen, so dass anstelle von hundert Einzelspiegeln 26 noch neunzig Einzelspiegel 26 zum Gruppen-Ausleuchtungskanal der zugehörigen Pupillenfacette 40 _I bzw. 40 _II beitragen. „Ausblenden” bedeutet hierbei, dass der jeweilige Einzelspiegel 26 so verkippt wird, dass das ihn beaufschlagende Beleuchtungslicht 16 nicht mehr zur Objektfeldbeleuchtung beiträgt. Der jeweilige Einzelspiegel 26 kann auch derart verkippt werden, dass das ihn beaufschlagende Beleuchtungslicht 16 über eine andere Pupillenfacette 40, die innerhalb eines vorgegebenen Soll-Pupillenbereichs oder in einem Randabschnitt um den vorgegebenen Soll-Pupillenbereich liegt, zur Objektfeldbeleuchtung beiträgt.
Soweit keine Einzelspiegel-Unterteilung der Feldfacetten 19 vorliegt, kann eine Ist-Beleuchtungsintensität, die geringer ist als die Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität dadurch realisiert werden, dass die Feldfacette, die der entsprechenden Pupillenfacette 40 _I, 40 _II zugeordnet ist, in einem Fernfeldbereich auf dem Feldfacettenspiegel 19 angeordnet ist, bei dem eine Beleuchtungsintensität auf dem Feldfacettenspiegel 19 im Vergleich zu einer Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität entsprechend reduziert ist. Sofern ein Feldfacettenspiegel 19 mit individuell verkippbaren Feldfacetten 34 zum Einsatz kommt, kann eine Verringerung der Ist-Beleuchtungsintensität einer zugehörigen Pupillenfacette 40 _I, 40 _II durch Verkippen der Feldfacette so geschehen, dass die Pupillenfacette 40 _I, 40 _II nicht mehr voll getroffen wird, sondern ein Teil der Beleuchtungsintensität an der Pupillenfacette 40 _I, 40 _II nicht mehr reflektiert ist, so dass die zur Objektfeldbeleuchtung beitragende Ist-Beleuchtungsintensität, die an dieser Pupillenfacette 40 _I, 40 _II reflektiert ist, entsprechend reduziert ist. Soweit in dieser Anmeldung auf eine Ist-Beleuchtungsintensität Bezug genommen wird, ist damit die zur Objektfeldbeleuchtung beitragende Ist-Beleuchtungsintensität gemeint.
8 zeigt weitere Beispiele von Soll-Pupillenbereichen, die als Solldaten im Auswahlmodul 42 abgelegt und im Steuermodul entsprechend zur Vorgabe einer Verteilung von Ist-Intensitäten der Pupillenfacetten 40 des Pupillenfacettenspiegels 20 umgesetzt werden können. Dargestellt ist in der 8 ein Quadrupol-Soll-Pupillenbereich 48 mit insgesamt vier Pol-Sektoren 48a, 48b, 48c, 48d. Die Pol-Sektoren 48a, 48c entsprechen dem Dipol-Soll-Pupillenbereich, der vorstehend im Zusammenhang mit der 6 bereits erläutert wurde. Die Pol-Sektoren 48b und 48d sind gegenüber den Pol-Sektoren 48a und 48c um 90° verdreht, also in positiver und negativer x-Richtung ausgerichtet. Zwischen diesen Quadrupol-Pol-Sektoren 48a, 48b 48c, 48d liegen jeweils unbeleuchtete Sektoren in der Beleuchtungspupille 41.
Schraffiert ist in der 8 ein weiterer Soll-Pupillenbereich 49 angedeutet, der zur Abbildung eines Objekts 7 mit in x-Richtung verlaufenden, vertikalen Linien optimiert ist. Der Soll-Pupillenbereich 49 ist begrenzt durch zwei konvexe Berandungslinien, wobei eine dieser konvexen Berandungslinien mit der Außenbegrenzung der Beleuchtungspupille 41 zusammenfällt und die andere dieser konvexen Berandungslinien spiegelsymmetrisch hierzu in Bezug auf eine zur x-Achse parallele Symmetrieachse derart angeordnet ist, dass ein Scheitelpunkt dieser weiteren Begrenzungslinie durch das Zentrum Z verläuft.
Spiegelbildlich parallel zur x-Achse durch das Zentrum Z der Beleuchtungspupille 41 hat der Soll-Pupillenbereich 49 nochmals einen derartigen Bereich, der in der 8 nicht dargestellt ist. Es resultiert wiederum eine Dipol-Beleuchtung mit zwei angenähert blattförmigen Polen, weswegen ein entsprechender Soll-Pupillenbereich auch als Leaflet-Dipol bekannt ist. Die Form und Lage des Soll-Pupillenbereichs eines Leaflet-Dipols kann an eine Strukturgröße einer oder mehrerer abzubildender Objekt-Strukturen angepasst sein.
Längs der Berandungen der Soll-Pupillenbereiche 48, 49 innerhalb der Beleuchtungspupille 41 werden die dort angeordneten Pupillenfacetten wiederum entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu den Typen 40 _I bzw. 40 _II mit gegenüber einer Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität entsprechend reduzierter Ist-Beleuchtungsintensität beaufschlagt.
Zur Einstellung einer Beleuchtungsgeometrie der Beleuchtungsoptik 4 des Beleuchtungssystems 3 wird zunächst ein Soll-Pupillenbereich der Beleuchtungspupille 41 vorgegeben, beispielsweise der Dipol-Soll-Pupillenbereich nach 6, der Quadrupol-Soll-Pupillenbereich 48 nach 8 oder der alternative Dipol-Soll-Pupillenbereich 49, ebenfalls nach 8. Anschließend steuert das Steuermodul 45 entsprechend verlagerbare Komponenten der Beleuchtungsoptik 4, also beispielsweise die Einzelspiegel 26 bei einer Einzelspiegel-Ausführung der Feldfacetten 34 oder die Feldfacetten 34 insgesamt, so an, dass die Ist-Beleuchtungsintensität, mit der die jeweiligen Pupillenfacetten 40 des Pupillenfacettenspiegels 20 beaufschlagt sind, die vorstehend im Zusammenhang mit der 6 erläuterten Beleuchtungsintensitäts-Kriterien erfüllen.
Bei der Projektionsbelichtung mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird zunächst mit Hilfe des vorstehend erläuternden Einstellungsverfahrens eine Beleuchtungsgeometrie eingestellt. Dann wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 im Objektfeld 5 auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer 13 im Bildfeld 11 zur lithografischen Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Hierbei werden das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb verfahren.

Claims

Beleuchtungsoptik (4) für die lithografische Projektionsbelichtung zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (5) mit Beleuchtungslicht (16), – mit einem Feldfacettenspiegel (19) mit einer Mehrzahl von Feldfacetten (34) zur Führung des Beleuchtungslichts (16), – mit einem Pupillenfacettenspiegel (20) mit einer Mehrzahl von im Bereich einer Beleuchtungspupille (41) angeordneten Pupillenfacetten (40, 40 _I, 40 _II) zur Führung des von den Feldfacetten (34) jeweils hin zum Pupillenfacettenspiegel (20) geführten Beleuchtungslichts (16), wobei die Pupillenfacetten (40, 40 _I, 40 _II) so angeordnet sind, dass eine Verteilung von über die Feldfacetten (34) mit Beleuchtungslicht (16) beaufschlagten Pupillenfacetten (40, 40 _I, 40 _II) eine Ist-Beleuchtungswinkelverteilung im Objektfeld (5) vorgibt, – mit einem Auswahlmodul (42) zur Vorgabe eines Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) der Beleuchtungspupille (41), der eine Soll-Beleuchtungswinkelverteilung repräsentiert, – mit einem Steuermodul (45), das derart ausgeführt ist, dass eine Ist-Beleuchtungsintensität, mit der die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragenden Pupillenfacetten (40, 40 _I, 40 _II) beaufschlagt sind, folgende Kriterien erfüllt: – die Ist-Beleuchtungsintensität entspricht einer vorgegebenen Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sofern die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragende Pupillenfacette (40) innerhalb des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) liegt, – die Ist-Beleuchtungsintensität entspricht einer vorgegebenen Zwischenausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, die kleiner ist als die Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität, sofern die zur Ist-Beleuchtungswinkelverteilung beitragende Pupillenfacette (40 _I, 40 _II) in einen Randabschnitt (43, 46; 44, 46) um einen Rand (43, 44) des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) liegt, – Ist-Beleuchtungsintensität gleich 0, sofern die Pupillenfacette (40) außerhalb des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) und gleichzeitig außerhalb des Randabschnitts (43, 46; 44, 46) liegt.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Steuermoduls (45) derart, dass abhängig davon, an welchem Ort die Pupillenfacette (40 _I, 40 _II) im Randbereich (43, 46; 44, 46) zwischen einem Inneren des Soll-Pupillenbereichs (43, 44) und einem Äußeren außerhalb des Randabschnitts (43, 46; 44, 46) liegt, eine Beleuchtungsintensität dieser Pupillenfacette (40 _I, 40 _II) zwischen dem Wert 0 und der Vollausleuchtungs-Beleuchtungsintensität vorgegeben wird.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Steuermoduls (45) derart, dass abhängig davon, an welchem Ort die Pupillenfacette (40 _I, 40 _II) im Randbereich (43, 46; 44, 46) zwischen einen Inneren des Soll-Pupillenbereichs (43, 44) und einem Äußeren außerhalb des Randabschnitts (43, 46; 44, 46) liegt, eine Beleuchtungsintensität stufenlos vorgegeben wird.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Steuermoduls (45) derart, dass die Beleuchtungsintensität abhängig vom Anteil einer Fläche einer Bereichszelle (47) um die Pupillenfacette (40) vorgegeben wird, der innerhalb des Soll-Pupillenbereichs (43, 44; 48; 49) liegt.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Feldfacetten (34) als Gruppe von individuell verkippbaren Einzelspiegeln (26) aufgebaut sind.
Optisches System – mit einer Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, – mit einer Projektionsoptik (10) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (11).
Projektionsbelichtungsanlage (1) – mit einem optischen System nach Anspruch 6, – mit einer EUV-Lichtquelle (2).
Verfahren zur Projektionsbelichtung mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 7, – Einstellen einer Ist-Beleuchtungsintensität auf den Pupillenfacetten (40) des Pupillenfacettenspiegels (20) mit Hilfe des Auswahlmoduls (42) und des Steuermoduls (45), – Bereitstellen eines Wafers (13), – Bereitstellen einer Lithografiemaske (7), – Projizieren wenigstens eines Teils der Lithografiemaske (7) auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht des Wafers (13) mit Hilfe der Projektionsoptik (10) der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Beleuchtungsintensität auf den Pupillenfacetten (40) des Pupillenfacettenspiegels (20) abhängig von der abzubildenden Struktur auf der Lithografiemaske (7) vorgegeben wird.