DE102013218131A1

DE102013218131A1 - Beleuchtungsoptik sowie Beleuchtungssystem für die EUV-Projektionslithographie

Info

Publication number: DE102013218131A1
Application number: DE201310218131
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-12
Also published as: JP2020122989A; KR20160054579A; CN105706003A; US20160187784A1; JP6703944B2; CN105706003B; KR102343801B1; JP7071436B2; WO2015036226A1; JP2016535313A; US9915874B2

Abstract

Eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie dient zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in welchem ein Objektfeld (3) einer nachfolgenden abbildenden Optik (6) angeordnet ist. Im Objektfeld (3) ist wiederum ein in einer Objektverlagerungsrichtung (y) verlagerbares Objekt (5) anordenbar. Ein Facettenspiegel (14) der Beleuchtungsoptik hat eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Facetten (13) zur reflektierenden, überlagernden Führung von Teilbündeln (9i) eines Bündels von EUV-Beleuchtungslicht (9) zum Objektfeld (3). Der Facettenspiegel (14) ist so angeordnet, dass eine Lage der jeweiligen Facette (13) auf dem Facettenspiegel (14) und ein Beaufschlagungsbereich eines Beleuchtungslicht-Teilbündels (9i) auf der jeweiligen Facette (13) des Facettenspiegels (14) eine Beleuchtungsrichtung für die Feldpunkte des Objektfeldes (3) vorgibt. Eine Randkontur des Beaufschlagungsbereiches des Beleuchtungslicht-Teilbündels (9i) auf der jeweiligen Facette (13) gibt eine Feldform des Objektfeldes (3) vor. Jede der Facetten (13) weist eine zusammenhängende statische Reflexionsfläche (15) auf. Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, mit der ein spekularer Reflektor mit im Vergleich zum Stand der Technik verringertem Herstellungsaufwand realisiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem für die EUV-Projektionslithographie, insbesondere mit einer derartigen Beleuchtungsoptik. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, einen Pupillenfacettenspiegel zum Einsatz in einer derartigen Beleuchtungsoptik, in einem derartigen optischen System oder in einem derartigen Beleuchtungssystem, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Herstellungsverfahren für ein mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauteil sowie ein mit einem derartigen Verfahren hergestelltes mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauteil.
Ein Beleuchtungssystem für die EUV-Projektionslithographie ist bekannt aus der DE 103 17 667 A1 , US 2010/0231882 A1 und aus der US 6 507 440 B1 . Ein Facettenspiegel, der so angeordnet ist, dass die Lage jeweiliger Facetten, deren Teilbündel überlagernd in das Objektfeld überführt werden, auf dem Facettenspiegel, also eine örtliche Position der Facetten auf dem Facettenspiegel, eine Beleuchtungsrichtung vorgibt, wobei gleichzeitig eine Randkontur einer Beaufschlagung des Facettenspiegels eine Feldform des Objektfeldes vorgibt, ist als so genannter spekularer Reflektor beispielsweise aus der DE 103 17 667 A1 und der US 2010/0231882 A1 bekannt. Ein derartiger Facettenspiegel wird nachfolgend auch als Spekular-Facettenspiegel und eine einzelne Facette eines solchen Facettenspiegels als Spekular-Facette bezeichnet. Beim spekularen Reflektor nach der DE 103 17 667 A1 und nach der US 2010/0231882 A1 ist jede der individuellen Facetten nochmals aufgebaut aus einer Vielzahl von Mikro-Einzelspiegeln.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein spekularer Reflektor mit im Vergleich zum Stand der Technik verringertem Herstellungsaufwand realisiert werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsvorschlägen für einen spekularen Reflektor sind die einzelnen Facetten, die einander überlagernd in das Objektfeld abgebildet werden, ihrerseits aus einer Mehrzahl beziehungsweise Vielzahl von Einzelspiegeln eines Mikrospiegelarrays aufgebaut. Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik wird eine solche Unterteilung der Spekular-Facetten in Mikrospiegel vermieden. Die einzelnen Spekular-Facetten haben somit größere zusammenhängende statische Reflexionsflächen, was deren Herstellungsaufwand vermindert. Der Spekular-Facettenspiegel ist weder in einer Bildebene der EUV-Lichtquelle noch in einer in das Objektfeld abzubildenden Ebene angeordnet. Die Spekular-Facetten des Spekular-Facettenspiegels sind insbesondere monolithisch ausgeführt. Prinzipiell kann sogar der gesamte Spekular-Facettenspiegel monolithisch ausgeführt sein, da es nicht zwingend ist, die Spekular-Facetten mit den zusammenhängenden statischen Reflexionsflächen verkippbar zu gestalten. Auf den Facetten können kleine Winkelbandbreiten von Einfallswinkeln des EUV-Beleuchtungslichts erreicht werden. Eine individuelle Facette kann also mit einer geringen Bandbreite von Einfallswinkeln beaufschlagt sein, wobei die absoluten Einfallswinkel, mit denen verschiedene Facetten beaufschlagt sind, sich durchaus deutlich unterscheiden können. Die Winkelbandbreite der Einfallswinkel auf den individuellen Facetten kann beispielsweise kleiner sein als 5°, kann kleiner sein als 4°, kann kleiner sein als 3° und kann auch noch kleiner sein. Der Spekular-Facettenspiegel kann somit auch für sehr kleine EUV-Wellenlängen des Beleuchtungslichts, beispielsweise für Wellenlängen im Bereich von 10 nm und geringer, zum Beispiel im Bereich von 7 nm, mit hoher Reflektivität genutzt werden. Der als spekularer Reflektor ausgeführte Spekular-Facettenspiegel kann eine letzte optische Komponente im Strahlengang des Beleuchtungslichts vor dem Objektfeld sein. Die Spekular-Facetten können in einer Ebene auf dem Spekular-Facettenspiegel nebeneinander angeordnet sein.
Spekular-Facetten nach Anspruch 2 können jeweils vollständig ausgeleuchtet werden und ergeben somit aufgrund ihrer Randkontur, also ihrer Berandungsform, und ihrer Lage, also ihrer örtlichen Anordnung, auf dem Spekular-Facettenspiegel einerseits die Beleuchtungsrichtung und andererseits die Feldform. Alternativ ist es möglich, dass die Spekular-Facetten alle die gleiche Erstreckung längs einer Dimension, zum Beispiel längs einer Dimension senkrecht zur Objektverlagerungsrichtung, haben und zur Vorgabe der jeweiligen Beleuchtungsrichtung in unterschiedlichen Beaufschlagungsbereichen mit dem Beleuchtungslicht beaufschlagt werden. Dies erleichtert die Herstellung des Spekular-Facettenspiegels.
Eine Randkontur mit einem Aspektverhältnis nach Anspruch 3 ermöglicht die Gestaltung von Spekular-Facetten, die in unterschiedlichen Beaufschlagungsbereichen zur Vorgabe jeweiliger Beleuchtungsrichtungen, die sich voneinander unterscheiden, ausgeleuchtet werden können. Ein und dieselbe Spekular-Facette kann daher in unterschiedlichen und sich hinsichtlich ihrer Ausdehnung sowie hinsichtlich ihrer Lage auf der individuellen Spekular-Facette unterscheidenden Beaufschlagungsbereichen ausgeleuchtet werden, wobei sich jeweils unterschiedliche Beleuchtungsrichtungen ergeben.
Die Vermeidung eines Überlapps nach Anspruch 4 führt zu einer weiteren Herstellungserleichterung des Spekular-Facettenspiegels. Es hat sich herausgestellt, dass auch im Falle, dass keine zwei Facetten längs der Objektverlagerungsrichtung miteinander überlappen, alle relevanten Beleuchtungssettings mit einem derartigen Spekular-Facettenspiegel erzeugt werden können.
Ein Überführungs-Facettenspiegel nach Anspruch 5 ermöglicht eine gezielte Auswahl jeweils einer bestimmten Gruppe von Spekular-Facetten und somit die Auswahl eines vorzugebenden Beleuchtungssettings.
Eine Winkelbandbreite nach Anspruch 6 hat sich zur hocheffizienten Reflexion von EUV-Beleuchtungslicht als besonders geeignet herausgestellt. Diese Winkelbandbreite ist gleich der halben Gesamt-Winkelbandbreite, die das Beleuchtungslicht-Teilbündel auf der Spekular-Facette hat.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden.
Eine Eintrittspupillengestaltung nach Anspruch 8 erleichtert ein optisches Design der Projektionsoptik.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik und das erfindungsgemäße optische System bereits erläutert wurden. Die Lichtquelle des Beleuchtungssystems kann als Freie-Elektronen-Laser (FEL) ausgeführt sein. Die Lichtquelle kann eine Wellenlänge im Bereich von 10 nm oder darunter, beispielsweise von 7 nm, haben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem für die EUV-Projektionslithographie anzugeben, bei der die Herstellung eines Pupillenfacettenspiegels mit verringertem Aufwand möglich ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, einen Pupillenfacettenspiegel zu gestalten, bei dem nicht eine gesamte Facettenspiegelfläche mehr oder weniger dicht gepackt mit Pupillenfacetten belegt ist. Es wurde erkannt, dass übliche Beleuchtungssettings mit einem Subset einer entsprechenden Vorbelegung erreicht werden können, dass also räumlich ausgedehnte Ortsbereiche auf dem Pupillenfacettenspiegel frei von Pupillenfacetten gehalten werden können. Dies vermindert den Herstellungsaufwand für den Pupillenfacettenspiegel. Eine Wellenlänge einer Lichtquelle des Beleuchtungssystems kann im Bereich von 10 nm oder darunter liegen und kann beispielsweise bei 7 nm liegen.
Mindestens ein Ortsbereich nach Anspruch 11 hat sich zur Erzeugung typischerweise geforderter Beleuchtungssettings als besonders geeignet herausgestellt. Einer der Ortsbereiche kann zentral auf dem Pupillenfacettenspiegel angeordnet sein. Der zentrale Ortsbereich, in dem die Pupillenfacetten angeordnet sind, hat dann zu einem benachbarten Ortsbereich, in dem ebenfalls Pupillenfacetten angeordnet sind, einen Abstand, der größer ist als der Durchmesser einer Pupillenfacette und der insbesondere auch größer sein kann als der Durchmesser des gesamten zentralen Ortsbereichs. Im Falle eines ringförmigen Ortsbereiches kann der Abstand dieses ringförmigen Ortsbereiches, in dem Pupillenfacetten angeordnet sind, zu einem benachbarten Ortsbereich größer sein als eine radiale Ringstärke des ringförmigen Ortsbereichs. Mindestens ein ringförmiger Ortsbereich kann am äußeren Rand des Pupillenfacettenspiegels angeordnet sein. Mindestens ein ringförmiger Ortsbereich kann auch zwischen einem äußeren Rand und einem Zentralbereich des Pupillenfacettenspiegels angeordnet sein.
Das Beleuchtungssystem kann einen Feldfacettenspiegel mit weniger als zwanzig Feldfacetten aufweisen, beispielsweise einen Feldfacettenspiegel mit zwölf oder auch mit acht Feldfacetten.
Die Beleuchtungsoptik, das optische System oder das Beleuchtungssystem kann einen Pupillenfacettenspiegel mit weniger als einhundert Pupillenfacetten aufweisen, beispielsweise mit weniger als achtzig Pupillenfacetten, mit zweiundsiebzig Pupillenfacetten, mit weniger als siebzig Pupillenfacetten, mit weniger als sechzig Pupillenfacetten, mit weniger als fünfzig Pupillenfacetten und beispielsweise mit achtundvierzig Pupillenfacetten. Auch eine noch kleinere Anzahl von Pupillenfacetten ist möglich.
Die Vorteile einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 und eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelements nach Anspruch 15 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik und auf das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem beziehungsweise das erfindungsgemäße optische System bereits erläutert wurden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 stark schematisch ein EUV-Beleuchtungssystem einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem spekularen Reflektor;
2 stark schematisch eine Ausführung von Spekular-Facetten des spekularen Reflektors mit zusammenhängenden statischen Reflexionsflächen, wobei nur einige der Spekular-Facetten dargestellt sind;
3 eine Intensitätsverteilung in einer Pupille in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems nach 1, wobei einige Spekular-Facetten des spekularen Reflektors nach 2 mit EUV-Beleuchtungslicht beaufschlagt sind;
4 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Anordnung zusammenhängender statischer Reflexionsflächen von Spekular-Facetten eines spekularen Reflektors, der beim Beleuchtungssystem nach 1 zum Einsatz kommen kann;
5 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung eine Intensitätsverteilung in einer Pupille des Beleuchtungssystems, erzeugt durch einen spekularen Reflektor mit einer Vielzahl von Spekular-Facetten, die nach Art der 2 oder 4 angeordnet sind, wobei die Pupillenspots im Vergleich zur Größe der gesamten Pupille übertrieben groß dargestellt sind;
6 Beleuchtungsbeispiele aa, ab ... az, ba der Pupille nach 5, wobei jeweils acht Pupillenspots ausgeleuchtet sind, wobei die Pupillenspots im Vergleich zur Größe der gesamten Pupille übertrieben groß dargestellt sind;
7 eine Anordnung von Facetten des spekularen Reflektors zur Ausleuchtung von Pupillenspot-Anordnungen nach den 5 und 6;
8 ebenfalls stark schematisch eine weitere Ausführung eines EUV-Beleuchtungssystems einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Feldfacettenspiegel und einem Pupillenfacettenspiegel;
9 eine Ausführung eines Pupillenfacettenspiegels zum Einsatz im EUV-Beleuchtungssystem nach 8 mit einer Anordnung von Pupillenfacetten, geeignet zur Beleuchtung mit zwölf Feldfacetten des Feldfacettenspiegels, wobei die Pupillenfacetten im Vergleich zur Größe des gesamten Pupillenfacettenspiegels übertrieben groß dargestellt sind;
10 Beleuchtungsbeispiele aa, ab ... az, ba des Pupillenfacettenspiegels nach 9, wobei jeweils zwölf Pupillenfacetten ausgeleuchtet sind, wobei die Pupillenfacetten im Vergleich zur Größe der gesamten Pupille übertrieben groß dargestellt sind;
11 eine weitere Ausführung eines Pupillenfacettenspiegels zum Einsatz im EUV-Beleuchtungssystem nach 8 mit einer weiteren Anordnung von Pupillenfacetten, geeignet zur Beleuchtung mit acht Feldfacetten des Feldfacettenspiegels; und
12 Beleuchtungsbeispiele aa, ab ... az, ba des Pupillenfacettenspiegels nach 11, wobei jeweils acht Pupillenfacetten ausgeleuchtet sind, wobei die Pupillenfacetten im Vergleich zur Größe der gesamten Pupille übertrieben groß dargestellt sind.
Ein EUV-Beleuchtungssystem 1 ist in der 1 schematisch zwischen einer EUV-Strahlungsquelle 2 und einem Beleuchtungsfeld beziehungsweise Objektfeld 3 dargestellt. Das EUV-Beleuchtungssystem 1 ist Teil einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 4 zur Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauelemente, insbesondere von Speicherchips mit Strukturen im Nanometerbereich.
Das Beleuchtungssystem 1 dient zur definierten Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes. Das Beleuchtungsfeld kann größer sein als das tatsächliche Objektfeld 3, sodass das Objektfeld 3 in dem Beleuchtungsfeld angeordnet ist. Alternativ kann das Beleuchtungsfeld mit dem Objektfeld 3 zusammenfallen. Bei einer weiteren Variante kann das Beleuchtungsfeld entlang einer Objekt- bzw. Retikelverlagerungsrichtung kleiner sein als das Objektfeld 3. Das Beleuchtungsfeld kann senkrecht zur Objektverlagerungsrichtung größer sein als das Objektfeld 3.
Bei der Ausführung nach 1 handelt es sich bei der Strahlungsquelle nach 2 um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL).
Das Objektfeld 3 ist rechteckig. Alternativ kann das Objektfeld 3 auch ring- oder bogenförmig ausgeführt sein.
Im Objektfeld 3 ist ein reflektierendes Retikel 5 angeordnet, das auch als Lithographiemaske bezeichnet wird. Das Retikel 5 wird von einem Retikelhalter 5a getragen, der wiederum mit einer Retikelverlagerungseinrichtung 5b in mechanischer Wirkverbindung steht.
Das Objektfeld 3 wird mittels eines Projektionsobjektivs 6 in ein Bildfeld 7 abgebildet. Eine Eintrittspupille der Projektionsoptik 6 kann im Strahlengang nach dem Objektfeld 3 liegen. Im Bildfeld 7 ist ein Abschnitt eines Wafers 8 angeordnet, der eine für EUV-Beleuchtungslicht 9, das von der Strahlungsquelle 2 erzeugt wird, lichtempfindliche Schicht trägt. Der Wafer 8 wird auch als Substrat bezeichnet. Der Wafer 8 wird von einem Waferhalter 8a getragen, der wiederum mit einer Waferverlagerungseinrichtung 8b in mechanischer Verbindung steht.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 4 hat eine zentrale Steuereinrichtung 4a und ist nach Art eines Scanners ausgeführt. Eine Scan-Richtung verläuft dabei parallel zu kurzen Seiten des Objektfeldes 3 und des Beleuchtungsfeldes 7.
Die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 4 sind in der 1 schematisch alle in einer Aufsicht dargestellt.
In dieser Aufsicht werden das Objektfeld 3 und das Bildfeld 7 aufgespannt von den Koordinaten x, y eines kartesischen Koordinatensystems. Die x-Richtung verläuft in der 1 nach rechts. Die y-Richtung verläuft in der 1 nach oben. Eine tatsächliche Haupt-Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 9 verläuft in der Projektionsbelichtungsanlage 4 im Wesentlichen senkrecht zur xy-Ebene.
Das von der Strahlungsquelle 2 ausgesandte Beleuchtungslicht 9 wird zunächst von einer Strahlformungseinrichtung 10 geformt. Hierbei kann es sich um einen xy-Scanner handeln, der das mit geringer Divergenz von der Strahlungsquelle 2 ausgestrahlte Beleuchtungsbündel sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung auffächert. Mit der Strahlformungseinrichtung 10 kann individuell ausgewählt werden, welche effektive x-Ausdehnung und welche effektive y-Ausdehnung ein Bündel des Beleuchtungslichts 9 nach der Strahlformungseinrichtung 10 hat. Eine Ansteuerung der Strahlformungseinrichtung 10 kann so gewählt sein, dass eines der im Strahlengang des Beleuchtungslichts 9 folgenden optischen Elemente, insbesondere das im Strahlengang nächste optische Element, und/oder dass das Objektfeld 5 vom Beleuchtungslicht 9 homogen ausgeleuchtet wird.
Bei einer alternativen Ausführung umfasst die Strahlformungseinrichtung 10 mindestens einen stationären Spiegel, der das Beleuchtungslicht 9 auffächert. Die Auffächerung kann so gewählt sein, dass eines der im Strahlengang des Beleuchtungslichts 9 folgenden optischen Elemente, insbesondere das im Strahlengang nächste optische Element, und/oder dass das Objektfeld 5 vom Beleuchtungslicht 9 homogen ausgeleuchtet wird.
Soweit die Strahlformungseinrichtung 10 als xy-Scanner ausgeführt ist, kann diese Ausführung so sein, dass zu einem Zeitpunkt nur ein kleiner Bereich einer der optischen Komponenten ausgeleuchtet wird, die der Strahlformungseinrichtung 10 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 9 nachfolgen. Hierdurch kann bei Verwendung einer hochkohärenten Lichtquelle, insbesondere bei Verwendung eines FEL, Speckle verringert werden.
Das Beleuchtungslicht 9 hat eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere eine Wellenlänge von höchstens 10 nm, beispielsweise von 7 nm.
Der Strahlformungseinrichtung 10 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 9 nachgeordnet ist ein Überführungs-Facettenspiegel 11 mit Überführungs-Facetten 12. Die Überführungs-Facetten 12 sind über Kippaktoren 12a, von denen in der 1 ein Kippaktor 12a beispielhaft dargestellt ist, individuell schaltbar und können individuell um Kippachsen parallel zur x-Achse und parallel zur y-Achse definiert verkippt werden. Die Überführungs-Facetten 12 sind rechteckig. Eine Berandungsform des Objektfeldes 3 muss nicht mit einer Berandungsform der Überführungs-Facetten 12 übereinstimmen. Ein x/y-Aspektverhältnis der Überführungs-Facetten 12 muss nicht mit einem x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 3 übereinstimmen.
Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i, die von jeweils einer der Überführungs-Facetten 12 reflektiert werden, beaufschlagen Spekular-Facetten 13 eines Spekular-Facettenspiegels 14, der im Strahlengang des Beleuchtungslicht 9 nach dem Überführungs-Facettenspiegel 11 angeordnet ist. Der Spekular-Facettenspiegel 14 stellt einen spekularen Reflektor des Beleuchtungssystems 1 dar. Der Überführungs-Facettenspiegel 11 und der Spekular-Facettenspiegel 14 sind Teile einer Beleuchtungsoptik des Beleuchtungssystems 1 zur Beleuchtung des Objekt- beziehungsweise Beleuchtungsfeldes 3. Die Beleuchtungsoptik und die Projektionsoptik 6 sind Bestandteile eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage 4.
Die Spekular-Facetten 13 sind nebeneinander in einer xy-Anordnungsebene des Spekular-Facettenspiegels 14 angeordnet. Die Spekular-Facetten 13 dienen zur reflektierenden, überlagernden Führung der Teilbündel 9i des gesamten Bündels des Beleuchtungslichts 9 hin zum Objektfeld 3. Über die Überführungs-Facetten 12 und die über die reflektierende Bündelführung der Beleuchtungs-Teilbündel 9i zugeordneten, nachgelagerten Spekular-Facetten 13 sind jeweils Ausleuchtungskanäle vorgegeben. Über diese Ausleuchtungskanäle ist jeweils das gesamte Objektfeld 3 mit dem Beleuchtungslicht 9 ausleuchtbar. Jeweils einem der Objektfeld-Ausleuchtungskanäle ist jeweils genau eine Überführungs-Facette 12 und jeweils genau eine Spekular-Facette 13 zugeordnet. Alternativ kann jeweils eine der Überführungs-Facetten auch mehreren Ausleuchtungskanälen und damit mehreren Spekular-Facetten 13 zugeordnet sein.
Wie aus der Literatur zum spekularen Reflektor, zum Beispiel aus der DE 103 17 667 A1 oder der US 2010/0231882 A1 bekannt ist, ist der Spekular-Facettenspiegel 14 so angeordnet, dass eine Lage der jeweiligen Spekular-Facette 13 auf dem Spekular-Facettenspiegel 14 und ein Beaufschlagungsort des Beleuchtungslicht-Teilbündels 9i auf der jeweiligen Spekular-Facette 13 des Spekular-Facettenspiegels 14 eine Beleuchtungsrichtung für Feldpunkte des Objektfeldes 3 vorgibt.
Gleichzeitig gibt eine Randkontur eines Beaufschlagungsbereiches, im Falle der gesamten Beaufschlagung einer Spekular-Facette 13 also die Randkontur der Spekular-Facette 13 selbst, des Beleuchtungslicht-Teilbündels 9i auf der jeweiligen Spekular-Facette 13 des Spekular-Facettenspiegels 14 eine Feldform des Objektfeldes 3 vor. Die Konturgestaltung sowie die Anordnung der Spekular-Facetten 13 auf dem Spekular-Facettenspiegel 14 beinhaltet also sowohl die Information "Beleuchtungswinkel" als auch die Information "Feldform" in Bezug auf die Beleuchtung des Objektfeldes 3.
Jede der Spekular-Facetten 13 hat eine zusammenhängende statische Reflexionsfläche 15. Anders als bei den vorstehend zitierten Veröffentlichungen zum spekularen Reflektor sind die Spekular-Facetten 13 ihrerseits nicht in eine Mehrzahl von Einzelspiegeln unterteilt, sondern stellen jeweils einen einzigen, monolithischen Spiegel dar.
Der Spekular-Facettenspiegel 14 ist weder in einer Pupille der Projektionsbelichtungsanlage 4 noch in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 4 angeordnet.
Die Spekular-Facetten 13 werden mit Einfallswinkeln mit kleiner Winkelbandbreite beaufschlagt. Diese Winkelbandbreite kann kleiner sein als 2°. Diese Winkelbandbreite ist gleich einer halben Gesamt-Winkelbandbreite von Einfallswinkeln, die das Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i auf der jeweiligen Spekular-Facette 13 hat. Wenn beispielsweise ein Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i auf eine der Spekular-Facetten 13 mit Einfallswinkeln zwischen 3° und 7° auftrifft, beträgt die Gesamt-Winkelbandbreite 4° und die Winkelbandbreite auf dieser Spekular-Facette 13 beträgt dann 2°.
Die Winkelbandbreite der Einfallswinkel auf den Spekular-Facetten 13 kann sich auf lokale Einfallswinkel beziehen. Für jeden Ort auf jeweils einer der Spekular-Facetten 13 wird dann ein größter Einfallswinkel und ein kleinster Einfallswinkels des Beleuchtungslichts 9 bestimmt. Treffen an einem Ort auf einer der Spekular-Facetten 13 Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i mit Einfallswinkel zwischen 2° und 4° auf und an einem anderen Ort derselben Spekular-Facette 13 Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i mit Einfallswinkel zwischen 10° und 12° auf, so beträgt eine lokale Gesamt-Winkelbandbreite auf dieser Spekular-Facette 13 2° und die lokale Winkelbandbreite beträgt dann 1°. Diese lokalen Bandbreiten-Werte sagen nichts darüber aus, wie groß die Winkelbandbreite an anderen, nicht betrachteten Orten auf der Spekular-Facette 13 ist. Ist eine sonstige Winkelbandbreite auf der Spekular-Facette signifikant größer als eine an bestimmten Orten dieser Spekular-Facette vorliegende lokale Winkelbandbreite, so können Eigenschaften einer hochreflektierenden Beschichtung dieser Spekular-Facette 13 vom Ort auf der Spekular-Facette 13 abhängig gewählt werden. In diesem Fall kann eine Reflektivität der Spekular-Facette erreicht werden, die von der lokalen Winkelbandbreite und nicht von einer über die gesamte Spekular-Facette 13 bestimmten Winkelbandbreite abhängt.
Bei der Ausführung des Beleuchtungssystems 1 nach 1 ist der Spekular-Facettenspiegel 14 die letzte das Beleuchtungslicht 9 führende optische Komponente des Beleuchtungssystems 1 vor dem Objektfeld 3. Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungen des Beleuchtungssystems 1 befindet sich zwischen dem Spekular-Facettenspiegel 14 und dem Objektfeld im Strahlengang des Beleuchtungslichts 9 ein Spiegel für streifenden Einfall (gracing incidence). Dieser Spiegel für streifenden Einfall kann als planer Spiegel ohne Brechkraft, alternativ aber auch als konvex oder konkav gekrümmter Spiegel ausgeführt sein.
1 zeigt über eine entsprechende Schraffur-Codierung eine Zuordnung der Überführungs-Facetten 12 des Überführungs-Facettenspiegels 11 zu den durch die jeweiligen Überführungs-Facetten 12 über die Beleuchtungs-Teilbündel 9i beleuchteten Spekular-Facetten 13 des Spekular-Facettenspiegels 14. Da in der 1 beispielhaft vier Überführungs-Facetten 12 dargestellt sind, sind vier der insgesamt acht in der 1 dargestellten Spekular-Facetten 13 so schraffiert wie die sie beleuchtenden Überführungs-Facetten 12. Die anderen Spekular-Facetten 13 sind entweder unbeleuchtet oder durch andere, nicht dargestellte Überführungs-Facetten 12 beleuchtet.
Tatsächlich ist die Anzahl der Überführungs-Facetten 12 und die Anzahl der Spekular-Facetten 13 sehr viel höher als in der schematischen Darstellung nach 1. Eine Vorstellung von der tatsächlichen Anzahl von Spekular-Facetten gibt die 7, die nachfolgend noch erläutert ist.
2 zeigt eine Variante einer Randkontur-Formgebung der Spekular-Facetten 13 des Spekular-Facettenspiegels 14. Die Spekular-Facetten 13 sind bei der Ausführung nach 2 jeweils so geformt, dass sie bei vollständiger Beaufschlagung über ihre jeweilige rechteckige Randkontur und die Form ihrer jeweiligen Reflexionsfläche 15 sowohl die Beleuchtungsrichtung für jeden Feldpunkt als auch die Feldform für das Objektfeld 3 vorgeben.
Eine alternative Formgebung der Spekular-Facetten 13 zeigt die 4. Dort sind die Spekular-Facetten 13 mit jeweils gleicher Erstreckung in der x-Richtung, also längs der langen Felddimension der Felder 3 und 7, ausgebildet. Die verschiedenen Spekular-Facetten 13 sind bei der Ausführung nach 4 ohne x-Versatz in der y-Richtung nebeneinander angeordnet. Zur Vorgabe einerseits der Beleuchtungsrichtung für jeden Feldpunkt und andererseits der Feldform für das Objektfeld 3 werden die Spekular-Facetten 13 bei der Ausführung nach 4 in unterschiedlichen Beaufschlagungsbereichen mit den Beleuchtungslicht-Teilbündeln 9i beaufschlagt. Ein solcher Beaufschlagungsbereich 16 ist in der 4 schraffiert hervorgehoben. Der Beaufschlagungsbereich 16 ist kleiner als die beaufschlagte Spekular-Facette 13. Beim in der 4 dargestellten Beispiel hat der Beaufschlagungsbereich 16 eine kleinere x-Erstreckung als die gesamte zugehörige Spekular-Facette 13.
Ein y/x-Aspektverhältnis der Spekular-Facetten 13, also ein Verhältnis kurze Seitenlänge/lange Seitenlänge der Spekular-Facetten 13, kann kleiner sein als ein entsprechendes y/x-Aspektverhältnis des Objektfeldes 3.
Die Spekular-Facetten 13 sind auf dem Spekular-Facettenspiegel 14 so angeordnet, dass keine zwei Spekular-Facetten 13 längs der y-Dimension, also längs der Dimension, die der Scanrichtung beziehungsweise der Objektverlagerungsrichtung entspricht, miteinander überlappen. Alle Spekular-Facetten 13 sind also längs der y-Richtung nebeneinander aufgereiht. Bei einer beliebigen y-Koordinate liegt jeweils höchstens genau eine Spekular-Facette 13 vor.
3 zeigt schematisch eine Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 9 in einer Pupille 17 des Beleuchtungssystems 1. Wiederum durch eine Schraffur, die derjenigen nach 1 entspricht, ist angedeutet, welcher Pupillenspot 18 über welche der Spekular-Facetten 13 mit dem jeweiligen Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i ausgeleuchtet ist. Die Ausdehnung der Pupillenspots 18 ist in der 3 stark übertrieben dargestellt.
3 zeigt keine Intensitätsverteilung einer Beleuchtungslicht-Beaufschlagung auf einer beispielsweise reflektierenden optischen Komponente, sondern zeigt eine Intensitätsverteilung beim Durchtritt von insgesamt vier Beleuchtungslicht-Teilbündeln am Ort der Pupillenspots 18 durch eine Pupillenebene, in der die Pupille 17 angeordnet ist. Die Pupillenspots 18 sind parallel zur Scanrichtung y stärker ausgedehnt als senkrecht hierzu, also als in x-Richtung. Die Pupillenspots 18 haben einen elliptischen Querschnitt.
Bei einer Pupillenspot-Verteilung nach 3 würde das gesamte Objektfeld 3 aus vier verschiedenen Richtungen beleuchtet werden, die der Lage der vier Pupillenspots 18 in der Pupille 17 nach 3 entsprechen. Die Lage der vier Pupillenspots 18 entspricht der Lage der jeweiligen Spekular-Facetten 13 beziehungsweise der Lage der Beaufschlagungsbereiche 16 auf den jeweiligen Spekular-Facetten 13.
Die zentrale Steuereinrichtung 4a steht mit zu steuernden Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 4, beispielsweise mit der Strahlungsquelle 2, mit der Strahlformungseinrichtung 10, mit Kippaktoren 12a für die Überführungs-Facetten 12 und mit den Verlagerungseinrichtungen 5b und 8b in Signalverbindung. Über die Steuereinrichtung 4a kann ein Beleuchtungssetting vorgegeben werden, also eine von verschiedenen möglichen Verteilungen von Pupillenspots 18 auf der Pupille 17. Ferner wird mit der Steuereinrichtung 4a eine synchronisierte Verlagerung des Retikels 5 und des Wafers 8 bei der scannenden Projektionsbelichtung, jeweils längs der y-Richtung, vorgegeben.
5 zeigt eine Gesamtanordnung von Pupillenspots 18 in der Pupille 17. Zur Verdeutlichung sei nochmals darauf hingewiesen, dass in der Pupille 17 keine körperliche optische Komponente des Beleuchtungssystems 1 angeordnet ist. Die Darstellungen nach den 3 und 5 stellen Intensitätsverteilungen des Beleuchtungslichts in einer Ebene der Pupille 17, also in einer Pupillenebene dar. Die Pupillenspots 18 sind in der 5 stark vergrößert dargestellt. Tatsächlich sind aufgrund der geringen Winkelbandbreite, also der geringen Divergenz, der vom FEL 2 emittierten Strahlung die Pupillenspots 18, die auch als Lichtquellen-Bilder aufgefasst werden können, im Verhältnis zur Ausdehnung der gesamten Pupille 17 sehr viel kleiner als in der 5 dargestellt.
Aufgrund der vergrößerten Darstellung ist der Gesamtanordnung der Pupillenspots 18 nach 5 nicht zu entnehmen, dass die einzelnen Pupillenspots 18 alle verschiedene y-Koordinaten haben.
Während 3 eine Intensitätsverteilung von durch eine Pupillenebene durchtretenden Beleuchtungslicht-Teilbündeln 9i zeigt, die einen in Scanrichtung y ausgedehnten Bereich des Objektfeldes 3 beleuchten, zeigt 5 eine Intensitätsverteilung von Beleuchtungslicht-Teilbündeln 9i, die nur jeweils einen sehr kleinen Bereich des Objektfeldes 3 beleuchten. Dieser kleine beleuchtete Objektfeld-Bereich beinhaltet insbesondere eine Mitte des Objektfeldes 3, gemessen entlang der Scanrichtung y. Entsprechend sind die Pupillenspots 18 in der 3 parallel zur Scanrichtung y ausgedehnter als die Pupillenspots 18 in 5.
5 zeigt eine Anordnung aus insgesamt achtundvierzig Pupillenspots 18. Acht der Pupillenspots 18z sind nahe benachbart zueinander nahe einem Zentrum Z der Pupille 17 angeordnet. Sechzehn der Pupillenspots 18m sind in einem mittleren Radiusbereich zwischen dem Zentrum Z und einem Randbereich der Pupille 17 angeordnet. Weitere vierundzwanzig der Pupillenspots 18a sind in einem äußeren Radiusbereich nahe dem Rand der Pupille 17 angeordnet. Die Pupillenspots 18m im mittleren Radiusbereich sind dabei etwa im halben Abstand des Zentrums Z zum äußeren Rand der Pupille 17 angeordnet.
Die 6 zeigt insgesamt siebenundzwanzig verschiedene Anordnungen von jeweils acht Pupillenspots 18, die aus der Gesamtanordnung der Pupillenspots 18 nach 5 ausgewählt werden können. Diese verschiedenen Anordnungen aa, ab, ... az und ba nach 6 stellen verschiedene Beleuchtungssettings des Beleuchtungssystems 1 dar und können jeweils über Objektfeld-Ausleuchtungskanäle von Beleuchtungslicht-Teilbündeln 9i beleuchtet werden, die von einem Überführungs-Facettenspiegel 11 mit acht Überführungs-Facetten 12 zu den den jeweils ausgewählten Pupillenspots 18 entsprechenden Spekular-Facetten 13 des Spekular-Facettenspiegels 14 reflektiert werden. Die verschiedenen Pupillenspot-Anordnungen nach 6 können also mit ein und demselben Überführungs-Facettenspiegel 11 mit acht Überführungs-Facetten 12 erzeugt werden, die jeweils zur Auswahl der vorgegebenen Anordnung der Pupillenspots 18 entsprechend verkippt werden, sodass diejenigen Spekular-Facetten 13 beleuchtet werden, die wiederum das Beleuchtungslicht 9 hin zu den vorgegebenen Pupillenspots 18 reflektieren. Die Spekular-Facetten 13 brauchen hierfür nicht verkippbar oder anderweitig verlagerbar zu sein. Es ist also möglich, den Spekular-Facettenspiegel 14 insgesamt monolithisch zu fertigen.
Zu den verschiedenen Beleuchtungssettings nach 6 gehören Dipol-Beleuchtungssettings mit verschiedener Dipol-Ausrichtung, beispielsweise die Beleuchtungssettings 6aa, 6ab, 6ae und 6af, annulare Beleuchtungssettings mit verschiedenen absoluten Beleuchtungswinkeln, beispielsweise die Beleuchtungssettings 6ac, 6ad, 6g, Quadrupol-Beleuchtungssettings mit verschiedenen absoluten Beleuchtungswinkeln und verschiedener Polausrichtung, zum Beispiel die Beleuchtungssettings 6ai, 6aj, 6ak, 6am, 6an, 6ao sowie weitere Beleuchtungssettings, insbesondere Quadrupol-Beleuchtungssettings, bei denen in Umfangsrichtung um ein Zentrum der Pupille jeweils um 90° versetzt zueinander orientierte Bereiche unterschiedliche absoluten Beleuchtungswinkel aufweisen, und teilweise exotische Beleuchtungssettings.
Der zur Anordnung der Pupillenspots 18 nach 5 gehörende Spekular-Facettenspiegel 14 hat achtundvierzig Spekular-Facetten 13 und ist in der 7 dargestellt. Die Anordnung der Spekular-Facetten 13 des Spekular-Facettenspiegels 14 nach 7 kann als Faltung der Pupillenspot-Gesamtanordnung nach 5 mit dem Objektfeld 3 verstanden werden. Da die Randkontur jedenfalls der Beaufschlagungsbereiche auf den Spekular-Facetten 13 als Faltung der runden Pupillenspots 18 mit dem rechteckigen Objektfeld 3 verstanden werden können, haben die einzelnen Beaufschlagungsbereiche oder auch die Spekular-Facetten 13 selbst in positiver und negativer x-Richtung nicht eckig, sondern ellipsenartig gekrümmt auslaufende Randbereiche 20. Insbesondere bei Verwendung eines FEL als Lichtquelle können die Pupillenspots 18 so klein sein, dass die dargestellte Abrundung der Randbereiche 20 vernachlässigt werden kann.
Die einzelnen Spekular-Facetten 13 des Spekular-Facettenspiegels 14 nach 7 sind in der y-Richtung nicht lückenlos nebeneinander angeordnet, sondern nur dort, wo längs der entsprechenden y-Koordinate der Pupille 17 nach 5 tatsächlich Pupillenspots 18 angeordnet sind. Zwischen Clustern von Spekular-Facetten 13 finden sich auf dem Spekular-Facettenspiegel 14 also mehrere Lückenbereiche 19. Diese Lückenbereiche 19 haben in der y-Richtung eine Erstreckung, die einem Mehrfachen der y-Erstreckung der einzelnen Spekular-Facetten 13 entspricht.
Die Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung, also einer Verteilung von Beleuchtungslichtungen, auf dem Objektfeld 3 entspricht der Vorgabe einer Beleuchtungspupille, also einer Intensitätsverteilung in der Pupille 17. Die Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung entlang einer im Wesentlichen senkrecht zur Scanrichtung y, also in x-Richtung verlaufenden Linie im Objektfeld 3 gibt eine Beleuchtungswinkelverteilung auf einer zugehörigen Spekular-Facette 13 entlang einer ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Scanrichtung y verlaufenden Linie vor. Für eine gegebene Form und Lage einer Überführungs-Facette 12, die der Spekular-Facette 13 zugeordnet ist, ergibt sich hieraus eine Oberflächenform der Spekular-Facette 13 entlang dieser Linie senkrecht zur Scanrichtung y. Mit anderen Worten kann entlang einer im Wesentlichen senkrecht zur Scanrichtung y verlaufende Linie die Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 9 in der Pupille 17 in weiten Bereichen frei vorgegeben werden. Eine solche freie Vorgabe der Intensitätsverteilung in der Pupille 17 ist insbesondere dann möglich, wenn die Vorgabe-Linie senkrecht zur Scanrichtung y verläuft und die Pupillenspots 18 in der Pupille 17 längs der Scanrichtung y nicht miteinander überlappen. Für verschiedene Spekular-Facetten 13 können Beleuchtungsspots 18 in der Pupille 17 vorgegeben werden, die einer insgesamt erreichbaren Verteilung der Beleuchtungsspots 18 in der Pupille 17 nach 5 entsprechen.
Um Überlappungseffekte im Randbereich des Objektfeldes 3 zu vermeiden, können die Spekular-Facetten 13 insbesondere in ihrer Ausdehnung parallel zur Scanrichtung y mit geringerer Ausdehnung ausgeführt werden, als dies zur Vorgabe einer geforderten Beleuchtungswinkelverteilung notwendig wäre. Eine leichte Abhängigkeit einer Beleuchtungswinkelverteilung auf dem Objektfeld 3 vom Ort auf dem Objektfeld 3, insbesondere eine Abhängigkeit der Beleuchtungswinkelverteilung von der y-Koordinate, kann dabei toleriert werden.
Anhand der 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsbelichtungsanlage 21 erläutert, die anstelle der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Halbleiterbauelements zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Projektionsbelichtungsanlage 1 und deren Komponenten nach den 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Strahlformungseinrichtung 10 kann, wie beim Ausführungsbeispiel nach 8 angedeutet, einen Reflexionsspiegel aufweisen. Eine bündelformende Fläche der Strahlformungseinrichtung 10, insbesondere der Reflexionsspiegel, kann als Freiformfläche ausgeführt sein.
Ein Beleuchtungssystem 22 der Projektionsbelichtungsanlage 21, das anstelle des Beleuchtungssystems 1 zum Einsatz kommen kann, hat einen Feldfacettenspiegel 23 und einen Pupillenfacettenspiegel 24.
Der Feldfacettenspiegel 23 hat eine Mehrzahl von Feldfacetten 23a, die einander überlagernd in das Objektfeld 3 abgebildet werden.
Der Pupillenfacettenspiegel 24, der im Bereich einer Pupillenebene der Projektionsbelichtungsanlage 21 angeordnet ist, hat eine Mehrzahl von Pupillenfacetten 25. Diese sind am Ort von möglichen Pupillenspots angeordnet, die als Bilder der Strahlungsquelle 2 längs entsprechender Objektfeld-Ausleuchtungskanäle, die über eine entsprechende Kippverstellung der Feldfacetten 24 ausgebildet werden können, entstehen. Eine Ortsverteilung von jeweils mit einem Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i beleuchteten Pupillenfacetten 25 gibt eine Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts 9 im Objektfeld 3 vor. Im Unterschied zum Beleuchtungssystem 1 nach 1 ist beim Beleuchtungssystem 21 nach 8 in der Pupillenebene eine reflektierende optische Komponente angeordnet, nämlich der Pupillenfacettenspiegel 24.
Die überlagernde Abbildung der Feldfacetten 23a im Objektfeld 3 erfolgt über die Pupillenfacetten 25.
Die Pupillenfacetten 25 sind in verschiedenen Ortsbereichen 26, 27, 28 auf dem Pupillenfacettenspiegel 24 angeordnet, die räumlich voneinander um mehr als einen Pupillenfacettendurchmesser d voneinander getrennt angeordnet sind. Dies wird nachfolgend anhand der 9 näher erläutert.
Der Pupillenfacettenspiegel 24 nach 9 hat insgesamt zweiundsiebzig Pupillenfacetten 25. Zwölf innere Pupillenfacetten 25z sind im zentralen Ortsbereich 26 des Pupillenfacettenspiegels 24 angeordnet. Der zentrale Ortsbereich 26 erstreckt sich im Radienbereich [0; r_z] um das Zentrum Z des Pupillenfacettenspiegels 24. Zwölf weitere Pupillenfacetten 25m sind im mittleren, ringförmigen Ortsbereich 27 auf dem Pupillenfacettenspiegel 24 angeordnet. Dieser mittlere Ortsbereich 27 erstreckt sich zwischen den Radien r_mi und r_ma, also im Bereich [r_mi; r_ma]. Weitere achtundvierzig Pupillenfacetten 25a sind im ebenfalls ringförmigen äußeren Ortsbereich 28 angeordnet, der sich im Radienbereich [r_ai; r_aa] um das Zentrum Z des Pupillenfacettenspiegels 24 erstreckt.
Die mittleren Pupillenfacetten 25m sind in Umfangsrichtung gleich beabstandet im Ortsbereich 27 auf dem Pupillenfacettenspiegel 24 angeordnet.
Die äußeren Pupillenfacetten 25a sind in Umfangsrichtung gleich beabstandet im Ortsbereich 28 auf dem Pupillenfacettenspiegel 24 angeordnet.
Es gilt: d < r_mi – r_z und d < r_ai – r_ma.
Die Ortsbereiche 26 bis 28 sind räumlich voneinander also um mehr als einen Pupillenfacettendurchmesser d voneinander getrennt angeordnet.
Grundsätzlich kann für die Abstände r_mi – r_z und r_ai – r_ma gelten, dass diese Radienabstände größer sind als der Durchmesser des zentralen Ortsbereichs 26.
Die Ringstärken r_ma – r_mi einerseits und r_aa – r_ai andererseits sind kleiner als die radialen Abstände benachbarter Ortsbereiche 26, 27 beziehungsweise 27, 28 zueinander.
Mit einem Beleuchtungssystem 22, das einen Feldfacettenspiegel entsprechend dem Feldfacettenspiegel 23 mit insgesamt zwölf Feldfacetten 23a aufweist, lassen sich mit einem Pupillenfacettenspiegel 24 mit einer Pupillenfacetten-Gesamtanordnung nach 9 Anordnungen beleuchteter Pupillenfacetten 25, also Beleuchtungssettings, einstellen, die in der 10 beispielhaft gezeigt sind. Insgesamt zeigt die 10 siebenundzwanzig verschiedene Beleuchtungssettings aa, ab, ac ... az und ba. Die Schraffur in der 9 gibt an, welche Pupillenfacetten 25 welcher Feldfacette 23a zugeordnet sind. Jeweils zwei der Feldfacetten 23a ist dieselbe Schraffur zugeordnet, da diese beiden Feldfacetten 23a zwei punktsymmetrisch auf dem Pupillenfacettenspiegel 24 angeordnete Pupillenfacetten 25 beleuchten.
10 zeigt, prinzipiell vergleichbar zur 6, wiederum verschiedene Typen von Beleuchtungssettings, die alle mit der Pupillenfacetten-Gesamtanordnung nach 9 einstellbar sind, nämlich insbesondere Dipol-Beleuchtungssettings, annulare Beleuchtungssettings, Multipol-Beleuchtungssettings, Quadrupol-Beleuchtungssettings sowie Quadrupol-Beleuchtungssettings mit verschiedener radialer Ausdehnung von zueinander um das Zentrum Z um 90° gedrehter Pole. Diese Typen von Beleuchtungssettings sind ausreichend, um alle relevanten Strukturtypen auf dem Retikel 5 mit guter Qualität auf den Wafer 8 abbilden zu können. Trotz der geringen Anzahl an Feldfacetten 23a und an Pupillenfacetten 25 ist eine Einstellung all dieser Beleuchtungssettings möglich, ohne dass es hierzu notwendig ist, die Pupillenfacetten 25 verlagerbar auszugestalten.. Jeweils genau 2 Pupillenfacetten 25, die bei den Beleuchtungssettings nach 10 beleuchtet werden, sind Pupillenfacetten 25 mit in der 9 identischer Schraffur.
11 zeigt in einer zu 9 ähnlichen Darstellung eine weitere Pupillenfacetten-Gesamtanordnung auf einer Variante des Pupillenfacettenspiegels 24 mit insgesamt achtundvierzig Pupillenfacetten 25. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Pupillenfacettenspiegel 24 nach 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Acht der Pupillenfacetten 25z sind bei der Gesamtanordnung nach 11 im zentralen Ortsbereich 26 angeordnet. Sechzehn der Pupillenfacetten 25m sind im mittleren Ortsbereich 27 angeordnet. Vierundzwanzig der Pupillenfacetten 25a sind im äußeren Ortsbereich 28 des Pupillenfacettenspiegels 24 nach 11 angeordnet.
Die Pupillenfacetten 25m und 25a sind auch beim Pupillenfacettenspiegel 25 nach 11 in den Ortsbereichen 27 und 28 in Umfangsrichtung gleich beabstandet angeordnet.
12 zeigt beispielhaft verschiedene Beleuchtungssettings aa, ab, ac ... az und ba, die mittels eines Feldfacettenspiegels nach Art des Feldfacettenspiegels 23 mit insgesamt acht Feldfacetten 23a über die Pupillenfacetten-Gesamtanordnung nach 11 ausgewählt werden können. Es ergeben sich wiederum zum Beispiel Dipol-Beleuchtungssettings, annulare Beleuchtungssettings, Multipol-Beleuchtungssettings, Quadrupol-Beleuchtungssettings sowie Quadrupol-Beleuchtungssettings mit verschiedener radialer Ausdehnung von um das Zentrum Z in Umfangsrichtung um 90° gedreht zueinander orientierter Pole.
In Beleuchtungssystemen ohne einen Pupillenfacettenspiegel ist eine Beleuchtungspupille durch die Intensitätsverteilung einer Ausleuchtung einer Pupillenebene, in der sich nicht notwendigerweise eine optische Komponente zu befinden braucht, mit dem Beleuchtungslicht bestimmt. Bei Beleuchtungssystemen mit einem spekularen Reflektor, wie er aus der DE 103 17 667 A1 oder der US 2010/0231882 A1 bekannt ist, befindet sich keine optische Komponente des Beleuchtungssystems in der Pupillenebene. Eine Ausgestaltung der einstellbaren Beleuchtungspupillen analog zu der hier bei Verwendung eines Pupillenfacettenspiegels beschriebenen Ausgestaltung erlaubt es, eine zweite facettierte Komponente eines spekularen Reflektors statisch auszuführen. Eine Verlagerbarkeit der Facetten des zweiten facettierten Elements ist dann nicht notwendig.
Zur Herstellung eines nano- beziehungsweise mikrostrukturierten Bauelements, beispielsweise eines Halbleiter-Speicherchips, wird zunächst das Retikel 5 und der Wafer 8 mit einer für das Beleuchtungslicht 9 lichtempfindlichen Beschichtung bereitgestellt. Es wird dann zumindest ein Abschnitt des Retikels 5 auf den Wafer 8 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 beziehungsweise 21 projiziert. Anschließend wird die mit dem Beleuchtungslicht 9 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 8 entwickelt.
Je nach Strukturanordnung auf dem Retikel 5 beziehungsweise je nach gefordertem Auflösungsvermögen wird über eine entsprechende Auswahl der beleuchteten Spekular-Facetten 13 beziehungsweise der Pupillenfacetten 25 ein entsprechendes Beleuchtungssetting ausgewählt. Dies erfolgt durch entsprechende Vorgabe der Kippwinkel der Überführungs-Facetten 11 beziehungsweise der Feldfacetten 23a über die zentrale Steuereinrichtung 4a.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10317667 A1 [0002, 0002, 0002, 0050, 0097]
US 2010/0231882 A1 [0002, 0002, 0002, 0050, 0097]
US 6507440 B1 [0002]

Claims

Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in welchem ein Objektfeld (3) einer nachfolgenden abbildenden Optik (6) angeordnet ist, in dem wiederum ein in einer Objektverlagerungsrichtung (y) verlagerbares Objekt (5) anordenbar ist, mit Beleuchtungslicht (9) einer EUV-Lichtquelle (2), – mit einem Spekular-Facettenspiegel (14) mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Spekular-Facetten (13) zur reflektierenden, überlagernden Führung von Teilbündeln (9i) eines Bündels des EUV-Beleuchtungslichts (9) zum Objektfeld (3), – wobei der Spekular-Facettenspiegel (14) so angeordnet ist, dass – eine Lage der jeweiligen Spekular-Facette (13) auf dem Spekular-Facettenspiegel (14) und ein Beaufschlagungsbereich (16) eines Beleuchtungslicht-Teilbündels (9i) auf der jeweiligen Spekular-Facette (13) des Facettenspiegels (14) eine Beleuchtungsrichtung für die Feldpunkte des Objektfeldes (3) vorgibt, – eine Randkontur des Beaufschlagungsbereiches (16) des Beleuchtungslicht-Teilbündels (9i) auf der jeweiligen Spekular-Facette (13) des Spekular-Facettenspiegels (14) eine Feldform des Objektfeldes (3) vorgibt, – wobei jede der Spekular-Facetten (13) eine zusammenhängende statische Reflexionsfläche (15) aufweist.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spekular-Facetten (13) jeweils so geformt sind, dass sie bei vollständiger Beaufschlagung über ihre jeweilige Randkontur und die Form ihrer jeweiligen Reflexionsfläche (15) sowohl die Beleuchtungsrichtung für jeden Feldpunkt als auch die Feldform für das Objektfeld (3) vorgeben.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Randkontur der Spekular-Facetten (13) ein Aspektverhältnis y/x aus einer ersten Dimension y längs der Objektverlagerungsrichtung und einer zweiten Dimension x senkrecht hierzu aufweist, das kleiner ist als ein Aspektverhältnis y/x entsprechender Dimensionen des Objektfeldes (3).
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spekular-Facetten (13) auf dem Spekular-Facettenspiegel (14) so angeordnet sind, dass keine zwei Spekular-Facetten (13) längs der Objektverlagerungsrichtung (y) miteinander überlappen.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen dem Spekular-Facettenspiegel (14) vorgeordneten Überführungs-Facettenspiegel (11) mit einer Mehrzahl von Überführungs-Facetten (12) zur reflektierenden Führung der die Spekular-Facetten (13) des nachgelagerten Spekular-Facettenspiegels (14) beaufschlagenden Teilbündel (9i), sodass über die Überführungs-Facetten (12) und die über die reflektierende Bündelführung zugeordneten nachgelagerten Spekular-Facetten (13) Objektfeld-Ausleuchtungskanäle vorgegeben sind, über die jeweils das gesamte Objektfeld (3) mit dem Beleuchtungslicht (9) ausleuchtbar ist und denen jeweils genau eine Überführungs-Facette (12) des Überführungs-Facettenspiegels (11) und genau eine Spekular-Facette (13) des nachgelagerten Spekular-Facettenspiegels (14) zugeordnet sind.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine lokale Winkelbandbreite eines Einfallswinkels des Beleuchtungslicht-Teilbündels (9i) auf der jeweiligen Facette (13), die kleiner ist als 2°.
Optisches System – mit einer Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – wobei im Objektfeld (3) ein abzubildendes Objekt (5) anordenbar ist, – mit einer Projektionsoptik (6) zur Abbildung des Objektfeldes (3) in ein Bildfeld (7), in dem ein Substrat (8) anordenbar ist.
Optisches System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittspupille (17) der Projektionsoptik (6) im Strahlengang nach dem Objektfeld (3) liegt.
Beleuchtungssystem (1) – mit einer Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, – mit einer EUV-Lichtquelle (2) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (9).
Beleuchtungssystem (1) für die EUV-Projektionslithographie – mit einer Beleuchtungsoptik (10, 23, 24) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in welchem ein Objektfeld (3) einer nachfolgenden abbildenden Optik (6) angeordnet ist, in dem wiederum ein in einer Objektverlagerungsrichtung (y) verlagerbares Objekt (5) anordenbar ist, mit Beleuchtungslicht (9) einer EUV-Lichtquelle (2), – mit einer als FEL ausgeführten Lichtquelle (2) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (9), – wobei die Beleuchtungsoptik – einen Feldfacettenspiegel (23) mit einer Mehrzahl von Feldfacetten (23a) zur reflektierenden Führung von Teilbündeln (9i) eines Bündels des EUV-Beleuchtungslichts (9) und – einen Pupillenfacettenspiegel (24) mit einer Mehrzahl von Pupillenfacetten (25) aufweist, wobei einer Ortsverteilung von mit dem Beleuchtungslicht (9) beleuchteten Pupillenfacetten (25) eine Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts (9) im Objektfeld (3) vorgibt, – wobei über die Pupillenfacetten (25) die Feldfacetten (23a) einander überlagernd in das Objektfeld (3) abgebildet werden, – wobei die Pupillenfacetten (25) in Ortsbereichen (26, 27, 28) auf dem Pupillenfacettenspiegel (24) angeordnet sind, die räumlich voneinander um mehr als einen Pupillenfacettendurchmesser (d) voneinander getrennt angeordnet sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ortsbereiche (27, 28) als Ring auf dem Pupillenfacettenspiegel (24) angeordnet ist.
Pupillenfacettenspiegel (24) zum Einsatz in einer Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in einem optischen System nach einem der Ansprüche 7 oder 8, oder in einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch weniger als 100 Pupillenfacetten (25).
Projektionsbelichtungsanlage (4) mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 9 oder 10 und mit einer Projektionsoptik (6) zur Abbildung des Objektfeldes (3) in ein Bildfeld (7), in dem ein Substrat (8) anordenbar ist.
Herstellungsverfahren für ein strukturiertes Bauelement mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (4) nach Anspruch 13, – Bereitstellen eines Retikels (5), – Projizieren einer im Objektfeld (3) angeordneten Oberfläche des Retikels (5) auf eine lichtempfindliche Schicht eines Wafers (8).
Bauelement, hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 14.