DE102015212619A1

DE102015212619A1 - Abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld sowie Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen abbildenden Optik

Info

Publication number: DE102015212619A1
Application number: DE102015212619.6A
Authority: DE
Inventors: Markus Schwab
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-01-12
Also published as: WO2017005709A1

Abstract

Eine abbildende Optik für die Projektionslithographie hat eine Mehrzahl abbildender optischer Komponenten. Ein Objektfeld (4) hat eine Randkontur. Diese hat quer zu einer Objekt-Scanrichtung (y) einen führenden Objektfeld-Randkonturabschnitt (4IN) und einen folgenden Objekt-Randkonturabschnitt (4OUT). Entsprechend hat auch das Bildfeld (8) einen führenden Bildfeld-Randkonturabschnitt (8IN) und einen folgenden Bildfeld-Randkonturabschnitt (8OUT). Bei einer ersten Variante ist ein Objektfeld-Randkonturradius (RIN 4) endlich und ein Verhältnis (RIN 4/RIN 8) aus dem Objektfeld-Randkonturradius (RIN 4) und dem Bildfeld-Randkonturradius (RIN 8) weicht von einem Abbildungsmaßstab (β) um mehr als 10 % ab. Bei einer weiteren Variante ist der Objektfeld-Randkonturradius (RIN 4) unendlich und der Bildfeld-Randkonturradius (RIN 8) endlich. Es resultiert eine abbildende Optik mit verbesserter Abbildungsqualität.

Description

Die Erfindung betrifft eine abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen abbildenden Optik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage, ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauelement sowie ein Retikel zum Einsatz mit einer derartigen abbildenden Optik.
Abbildende Optiken der eingangs genannten Art sind bekannt aus der DE 10 2012 212 753 A1 , aus der US 2010/0 149 509 A1 und aus der US 4,964,706 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine verbesserte Abbildungsqualität resultiert.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Abweichung zwischen dem Feld-Randkonturradiusverhältnis einerseits und dem Abbildungsmaßstab andererseits zur Möglichkeit führt, Designs von abbildenden Optiken mit verbesserter Abbildungsqualität zu schaffen. Insbesondere lässt sich hierüber die Möglichkeit schaffen, um über eine Feldverkippung, was über einen entsprechenden Kippaktor des abzubildenden Objekts und/oder des Substrats, auf welches abgebildet werden soll, erreicht werden kann, eine gezielte Manipulation der Abbildungseigenschaften der abbildenden Optik zu erreichen. Manipuliert kann insbesondere die Relativlage einer Fokalebene relativ zum abzubildenden Objekt und/oder relativ zum Substrat, auf welches abgebildet wird, sein. Es kann also eine Defokuslage über einen solchen Kippaktor justiert werden. Insbesondere lässt sich über die erfindungsgemäße Abweichung des Verhältnisses der Feld-Randkonturradien vom Abbildungsmaßstab eine Situation erreichen, bei der eine solche Kippmanipulation einen feldabhängigen Einfluss auf die einzustellende Abbildungseigenschaft beziehungsweise den einzustellenden Abbildungsparameter senkrecht zur Scanrichtung hat. Vorgegeben werden kann beispielsweise objektseitig eine quadratische Abhängigkeit einer Fokallage, also ein Defokusverlauf, von einer Feldkoordinate quer zur Scanrichtung und bildseitig eine Abhängigkeit des Defokusverlaufs von der gleichen Feldkoordinate mit anderer Potenz, beispielsweise eine Abhängigkeit in der vierten Potenz. Alternativ oder zusätzlich kann eine abbildende Optik mit gekrümmten beziehungsweise gebogenem Objektfeld einerseits und rechteckigem Bildfeld andererseits geschaffen werden. Eine solche abbildende Optik kann beispielsweise über eine Beleuchtungsoptik mit entsprechend gebogen verlaufenden Feldfacetten beleuchtet werden, wobei gleichzeitig ein rechteckiges Bildfeld resultiert, was zur Waferbeleuchtung vorteilhaft ist. Umgekehrt kann eine abbildende Optik mit rechteckigem Objektfeld und gebogenem Bildfeld geschaffen werden, was hinsichtlich der Objektfeldbeleuchtung Vorteile hat. Der Feld-Randkonturradius eines rechteckigen Objekt- beziehungsweise Bildfeldes ist unendlich. Generell gilt, dass bei einem unendlichen Feld-Randkonturradius ein ungebogender, also gerade verlaufender, führender oder folgender Randkonturabschnitt vorliegt. Hierbei kommt es auf den geraden Feld-Randkonturradiusverlauf quer zur Objekt- beziehungsweise Bild-Scanrichtung an.
Es werden zwei Fälle unterschieden: Bei endlichem Objektfeld-Randkonturradius, also gekrümmten Objektfeld, unterscheidet sich das Verhältnis aus dem Objektfeld-Randkonturradius und dem Bildfeld-Randkonturradius einerseits vom Abbildungsmaßstab der abbildenden Optik um mehr als 10 %. Diese Abweichung kann 15 % betragen, kann aber auch deutlich größer sein, zum Beispiel 50 %, 100 %, 200 %, 1000 % oder noch größer. Diese Abweichung ergibt sich allgemein dadurch, dass das Bildfeld nicht durch Projektion mit den jeweiligen Abbildungsmaßstäben, die in x- und y-Richtung unterschiedlich sein können, aus dem Objektfeld hervorgeht. Die Abweichung ist also auch dann gegeben, wenn bei einer abbildenden Optik mit sich aus den Abbildungsmaßstäben ergebender Bildumkehr (image flip) eine Randkontur des Bildfeldes sich im Vergleich zum Objektfeld gerade nicht umkehrt. Im Fall eines unendlichen Objektfeld-Randkonturradius, also eines Objektfeldes mit zumindest einem gerade quer zur Scanrichtung verlaufenden Randkonturabschnitt, kann ein endlicher Bildfeld-Randkonturradius vorliegen. Ein Beispiel für eine solche Ausführung ist eine abbildende Optik mit einem rechteckigen Objektfeld und einem gekrümmten Bildfeld.
Optische Flächen der abbildenden Optik können als Freiformflächen ausgeführt sein, die keine Rotations-Symmetrieachse aufweisen. Derartige Freiformflächen werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben.
Bei einer abbildenden Optik nach Anspruch 2 hat das Bildfeld einen gerade verlaufenden, führenden Randkonturabschnitt. Ein Beispiel hierfür ist ein rechteckiges Bildfeld.
Bei der Ausführung nach Anspruch 3 sind sowohl das Objektfeld als auch das Bildfeld gekrümmt, haben also jeweils keinen gerade verlaufenden, führenden Randkonturabschnitt.
Bildfeldkrümmungen nach Anspruch 4 und Objektfeldkrümmungen nach Anspruch 5 haben sich als besonders geeignet herausgestellt. Die jeweilige Feldkrümmung ergibt sich als Kehrwert des Feld-Randkonturradius. Die Bildfeldkrümmung kann 0,001775/mm betragen. Die Objektfeldkrümmung kann 0,000222/mm, –0,000444/mm oder –0,0002222/mm betragen.
Ein Vorzeichenunterschied der Feldkrümmungen nach Anspruch 6 ermöglicht eine besonders sensible Abbildungsfehlerkorrektur über einen entsprechenden Manipulator, wie vorstehend anhand des Kippaktors bereits erläutert. Ein Vorzeichenunterschied der Feldkrümmungen liegt dann vor, wenn ein Krümmungsmittelpunkt des Objektfeldes in Scanrichtung gesehen in Bezug auf ein Feldzentrum auf der anderen Feldseite liegt als der Krümmungsmittelpunkt des Bildfeldes. In Bezug auf einen in das jeweilige Feld beim Scannen eintretenden Objekt- beziehungsweise Substratpunkt kann beispielsweise der führende Objektfeld-Randkonturabschnitt konvex und gleichzeitig der führende Bildfeld-Randkonturabschnitt konkav ausgeführt sein und umgekehrt.
Eine Ausführung nach Anspruch 7 hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Alternativ kann die abbildende Optik auch brechende optische Oberflächen aufweisen.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 8 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die abbildende Optik bereits erläutert wurden.
Mit Hilfe eines optischen Systems nach Anspruch 9 oder 10 lässt sich über eine entsprechende Kippmanipulation beispielsweise eine Defokuskorrektur herbeiführen.
Die Vorteile einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12 eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 sowie eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Projektionsoptik und das optische System und die Projektionsbelichtungsanlage bereits erläutert wurden. Bei der Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage kann es sich um eine EUV-Lichtquelle handeln.
Hergestellt werden kann mit der Projektionsbelichtungsanlage insbesondere ein Halbleiter-Bauteil, beispielsweise ein Speicherchip.
Mit einem Retikel nach Anspruch 15 lässt sich ein Vorhalt in Bezug auf die Abbildungseigenschaften der abbildenden Optik erzeugen. Es kann insbesondere die Situation erreicht werden, bei der die Retikelstrukturen so längs gekrümmter Bahnen quer zur Objekt-Scanrichtung aufgereiht sind, dass diese Retikelstrukturen auf gerade verlaufende Reihen von Waferstrukturen abgebildet werden. Ein derartiges Retikel kann mit den vorstehend erläuterten Merkmalen nicht nur der abbildenden Optik, sondern auch des optischen Systems und der Projektionsbelichtungsanlage kombiniert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 vergrößert eine Aufsicht auf ein gekrümmtes Objekt- beziehungsweise Bildfeld einer abbildenden Optik gemäß eines entsprechenden Ausführungsbeispiels einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist, zur Veranschaulichung einer Definition eines Feld-Randkonturradius beziehungsweise Feldkrümmungsradius;
3 schematisch eine Zuordnung von Feldformen zu belichteten Objekt- und Waferbereichen, tabellarisch zusammengefasst für verschiedene Ausführungen abbildender Optiken, wozu auch Ausführungen des Standes der Technik gehören;
4 in einem Meridionalschnitt eine Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist, wobei ein Abbildungsstrahlengang für Hauptstrahlen und für einen oberen und einen unteren Komastrahl mehrerer ausgewählter Feldpunkte dargestellt ist;
5 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 4, gesehen aus Blickrichtung V in 4;
6 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist;
7 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 6, gesehen aus Blickrichtung VII in 6;
8 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist;
9 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 8, gesehen aus Blickrichtung IX in 8;
10 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist;
11 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 10, gesehen aus Blickrichtung XI in 10;
12 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist; und
13 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 12, gesehen aus Blickrichtung XIII in 12.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht beziehungsweise Abbildungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine plasmabasierte Lichtquelle (lasererzeugtes Plasma, laser-produced plasma, LPP), gasentladungserzeugtes Plasma (gas-discharge produced plasma, GDP) oder auch um eine synchrotronbasierte Lichtquelle, zum Beispiel einen Freie-Elektronen-Laser (FEL) handeln. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 6,9 nm handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Generell sind sogar beliebige Wellenlängen, zum Beispiel sichtbare Wellenlängen oder auch andere Wellenlängen, die in der Mikrolithographie Verwendung finden können (zum Beispiel DUV, tiefes Ultraviolett) und für die geeigneten Laserlichtquellen und/oder LED-Lichtquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungslicht 3 möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Mit einer Projektionsoptik beziehungsweise abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Die Projektionsoptik 7 hat genau ein Objektfeld 4. Die Projektionsoptik 7 hat genau ein Bildfeld 8.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft nach links und die z-Richtung nach oben.
Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind bogenförmig, also gekrümmt, ausgeführt. Alternativ ist es auch möglich, das Objektfeld 4 und Bildfeld 8 rechteckförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein x/y-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
2 zeigt das gekrümmte Objektfeld 4 beziehungsweise das Bildfeld 8 vergrößert in einer xy-Aufsicht.
Für die Projektionsoptik 7 kann eines der in den 4 ff. dargestellten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Die Projektionsoptik 7 nach 4 verkleinert um einen Faktor 8. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe sind möglich, zum Beispiel 4×, 5× oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8×. Auch eine Ausführung der Projektionsoptik 7 mit verschieden großen Verkleinerungsmaßstäben einerseits in der xz-Ebene und andererseits in der yz-Ebene ist möglich. Hierbei kann der Verkleinerungsmaßstab in der yz-Ebene doppelt so groß sein, zum Beispiel 8×, als in der xz-Ebene, zum Beispiel 4×. Auch andere Verhältnisse zwischen dem Verkleinerungsmaßstab in der yz-Ebene und dem Verkleinerungsmaßstab in der xz-Ebene sind möglich.
Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 parallel zur Objektebene 5 angeordnet. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Weiterhin hat der Retikelhalter 10a einen Kippaktor 10c zum Verkippen des Retikel- beziehungsweise Objekthalters 10a um eine Kippachse 10d parallel zur x-Achse. Die Kippachse 10d liegt in der Objektebene 5 und durchtritt ein Zentrum des Objektfeldes 4.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- beziehungsweise Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
Weiterhin hat der Substrathalter 12 einen Kippaktor 12b zum Verkippen des Substrathalters 12 um eine Kippachse 12c, die parallel zur x-Achse verläuft. Die Kippachse 12c liegt in der Bildebene 9. Die Kippachse 12c durchtritt ein Zentrum des Bildfeldes 8.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Bei der y-Richtung handelt es sich also sowohl um die Objekt-Scanrichtung als auch um die Bild-Scanrichtung.
Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
Das Objektfeld 4 hat, wie in der 2 gezeigt, eine Randkontur, die quer zur Scanrichtung y einen führenden Feld-Randkonturabschnitt 4 _IN aufweist. Dieser jeweils führende Feld-Randkonturabschnitt 4 _IN dient zum Eintritt eines in der Scanrichtung y verlagerbaren Objektbereiches des abzubildenden Objekts, also des Retikels 10. Weiterhin hat das Objektfeld 4 einen folgenden Feld-Randkonturabschnitt 4 _OUT zum Austritt des Objektbereichs des abzubildenden Retikels 10 aus dem Objektfeld 4.
Der führende Objektfeld-Randkonturabschnitt 4 _IN hat einen Objektfeld-Randkonturradius R_IN. Der folgende Objektfeld-Randkonturabschnitt 4 _OUT hat einen Objektfeld-Randkonturradius R_OUT. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen gilt jeweils R_IN = R_OUT. Dies gilt auch für das Bildfeld 8.
Die in der 2 dargestellte Feldform ist schematisch und wird nachfolgend auch zur Beschreibung des Bildfeldes 8 verwendet. Tatsächlich ist das Objektfeld 4 hinsichtlich seiner Randkontur geometrisch dem Bildfeld 8 nicht ähnlich. Die Randkontur des Objektfeldes 4 geht also nicht einfach durch eine Abbildung mit dem Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 7 in die Randkontur des Bildfeldes 8 über.
Entsprechend hat auch das Bildfeld 8 eine Randkontur mit quer zur Bild-Scanrichtung y sowohl einem führenden Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _IN und einem folgenden Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _OUT. Der Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _IN dient zum Eintritt eines in der Bild-Scanrichtung verlagerbaren Bildbereichs des Substrats beziehungsweise des Wafers 11 in das Bildfeld 8. Der folgende Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _OUT dient zum Austritt des Bildbereichs aus dem Bildfeld 8. Auch der führende Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _IN und der folgende Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _OUT haben jeweils einen Bildfeld-Randkonturradius R_IN und R_OUT, wobei auch hier gilt: R_IN = R_OUT.
Der Randkonturradius R_IN beziehungsweise R_OUT ergibt sich als Radius eines Teilkreises, der dem tatsächlichen Feld-Randkonturabschnitt bestmöglich angenähert ist. Die Feld-Randkonturabschnitte 4 _IN, 4 _OUT, 8 _IN, 8 _OUT können teilkreisförmig sein; dies ist aber nicht zwingend.
Soweit ein unendlicher Randkonturradius R_IN, R_OUT resultiert, verläuft der jeweilige Randkonturabschnitt senkrecht zur Scanrichtung y. Dies ist beispielsweise bei einem rechteckigen Objektfeld 4 beziehungsweise Bildfeld 8 der Fall.
Der führende Objektfeld-Randkonturabschnitt 4 _IN und der Objektfeld-Randkonturabschnitt 4 _OUT stellen die langen Seiten des Objektfeldes 4 dar, die längs der längeren Objektfelddimension x verlaufen. Die beiden weiteren, längs der kürzeren Objektfelddimension y verlaufenden Objektfeldrandkonturen verlaufen gerade parallel zur y-Richtung. Eine Felddimension in x-Richtung ist in der 2 mit x₀ bezeichnet. Eine Felddimension in der y-Richtung ist mit y₀ bezeichnet. Aufgrund der Feldkrümmung ist eine y-Position der Feld-Randkontur x-abhängig. Für diese Variation der y-Position Δy der Randkontur gilt abhängig von dem jeweiligen Feld-Randkonturradius R:
Der Wert von Δy im Bereich der Feldmitte (x = x_0/2) wird auch als Overscan bezeichnet. 1/R, also der Kehrwert des Feld-Randkonturradius R, bezeichnet die Feldkrümmung.
Die obige Formel (1) beschreibt also einen Feld-Randkonturradiusverlauf abhängig vom Randkonturradius bzw. dessen Kehrwert, der Feldkrümmung.
Bei gegebenem Objektfeld-Randkonturradiusverlauf Δy(x) kann bei einer konventionellen, nicht erfindungsgemäßen Optik der zugehörige Bildfeld-Randkonturradiusverlauf ΔyB(x) mit Hilfe der Abbildungsmaßstäbe β_x und β_y beschrieben werden. Dabei gilt: y_B = y_Oβ_y (2) x_B = x_Oβ_x (3) mit x_O, y_O als Objektfeldkoordinaten und x_B, y_B als Bildfeldkoordinaten. Hieraus folgt:
Alternativ lässt sich die (Objekt-)Feldkrümmung Δy(x) und die sich für eine konventionelle, nicht erfindungsgemäße Optik ergebende Bildfeldkrümmung ΔyB(x) als Reihenentwicklung gerader Potenzen der Feldkoordinatoren x wie folgt schreiben:
In die alternativen Bildfeldkrümmungsbeschreibungen gemäß den obigen Gleichungen (4) und (6) geht das Vorzeichen des Abbildungsmaßstabs β_y ein. Diese Gleichungen für die Bildfeldkrümmungsbeschreibung gelten wie erwähnt für konventionelle abbildende Optiken.
Bei den nachfolgend beschriebenen abbildenden Optiken sind diese Gleichungen (4) und (6) gerade nicht erfüllt, d.h., die Feldformen gehen nicht durch Projektion mit dem jeweiligen Abbildungsmaßstab ineinander über.
3 zeigt schematisch verschiedene mögliche Kombinationen aus Objektfeldkrümmung, Bildfeldkrümmung und belichteten Objekt- und Bildfeldbereichen. In einer oberen Zeile ist dabei schematisch eine Randkontur eines bei der Projektionsbelichtung jeweils belichteten Objektbereiches RA scanintegriert dargestellt. In der darunterliegenden Zeile ist schematisch eine Randkonturform des jeweils zugehörigen Objektfeldes OF schematisch dargestellt. In der darunterliegenden Zeile ist eine Randkonturform eines jeweils zugehörigen Bildfeldes IF dargestellt. In der darunterliegenden, letzten Zeile der 3 ist eine Randkonturform eines belichteten Substrat- beziehungsweise Waferbereichs WA scanintegriert dargestellt. Diese Randkonturdarstellungen erfolgen jeweils in einer xy-Aufsicht.
In der ersten, Konturen wiedergebenden Spalte der 3 ist eine hier nicht weiter im Detail beschriebene Ausführung mit rechteckigen Objekt- und Bildfeld angegeben, wobei gleichzeitig auch der belichtete Objektbereich und der belichtete Bildbereich scanintegriert jeweils rechteckig sind.
Die nächste Spalte gibt die Situation der Ausführung nach den 4 und 5 an mit gleichsinnig gekrümmtem Objektfeld 4 und Bildfeld 8, wobei, beispielsweise durch Berücksichtigung eines entsprechenden Overscan, auch bei den gebogenen Feldern rechteckige belichtete Objekt- und Bildfeldbereiche RA, WA resultieren.
4 zeigt das optische Design einer ersten Ausführung der Projektionsoptik 7 in einem Meridionalschnitt. 5 zeigt eine sagittale Ansicht der Projektionsoptik 7.
Dargestellt ist in der 4 der Strahlengang jeweils dreier Einzelstrahlen 15, die von mehreren in der 4 zueinander in der y-Richtung beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen. Dargestellt sind Hauptstrahlen 16, also Einzelstrahlen 15, die durch das Zentrum einer Pupille in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verlaufen, sowie jeweils ein oberer und ein unterer Komastrahl dieser beiden Objektfeldpunkte. Ausgehend vom Objektfeld 4 schließt der Hauptstrahl 16 eines zentralen Objektfeldpunktes mit einer Normalen auf die Objektebene 5 einen Winkel CRAO von 5° ein. Die Objektebene 5 ist zur Bildebene 9 um die x-Achse um einen Winkel von etwa 3,8° verkippt.
Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,5.
Eine Eintrittspupille EP ist im Strahlengang des Abbildungslichts 3 nach dem Objektfeld 4 angeordnet. Es resultiert ein konvergenter Verlauf der Hauptstrahlen 16 zwischen dem Objektfeld 4 und dem Spiegel M1.
Die Projektionsoptik 7 nach 4 hat insgesamt acht Spiegel, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der Einzelstrahlen 15, ausgehend vom Objektfeld 4, mit M1 bis M8 durchnummeriert sind. Die Projektionsoptik 7 ist eine rein katoptrische Optik. Die abbildende Optik 7 kann auch eine andere Spiegelanzahl haben, beispielsweise vier Spiegel, sechs Spiegel oder zehn Spiegel.
Dargestellt sind in der 4 die berechneten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8. Genutzt wird, wie in der Darstellung nach 4 ersichtlich ist, nur ein Teilbereich dieser berechneten Reflexionsflächen. Lediglich dieser tatsächlich genutzte Bereich der Reflexionsflächen ist bei den realen Spiegeln M1 bis M8 tatsächlich vorhanden. Diese Nutz-Reflexionsflächen werden in bekannter Weise von nicht dargestellten Spiegelkörpern getragen.
Bei der Projektionsoptik 7 nach 4 sind alle Spiegel M1 bis M8 als Spiegel für normalen Einfall ausgeführt, also als Spiegel, auf die das Abbildungslicht 3 mit einem Einfallswinkel trifft, der kleiner ist als 45°. Diese Spiegel werden nachfolgend auch als NI-Spiegel bezeichnet.
Die Projektionsoptik 7 nach 4 hat keinen Spiegel für streifenden Einfall, also keinen GI-(gracing incidence) Spiegel, auf den das Beleuchtungslicht 3 mit Einfallswinkeln auftritt, die größer sind als 45° und insbesondere größer sind als 60°.
Die Spiegel M1 bis M8 tragen eine die Reflektivität der Spiegel M1 bis M8 für das Abbildungslicht 3 optimierende Beschichtung. Hierbei kann es sich um eine Ruthenium-Beschichtung, um eine Molybdän-Beschichtung oder um eine Molybdän-Beschichtung mit einer obersten Schicht aus Ruthenium handeln. Die hoch reflektierenden Schichten können als Mehrlagen-Schichten ausgeführt sein, wobei aufeinanderfolgende Schichten aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein können. Auch alternierende Materialschichten können zum Einsatz kommen. Eine typische Mehrlagenschicht kann fünfzig Bilagen aus jeweils einer Schicht Molybdän und einer Schicht Silizium aufweisen.
Informationen zur Reflexion an einem GI-Spiegel (Spiegel für streifenden Einfall) finden sich in der WO 2012/126867 A . Weitere Informationen zur Reflektivität von NI-Spiegeln (Normal Incidence Spiegeln) finden sich in der DE 101 55 711 A .
Eine Gesamt-Reflektivität beziehungsweise Systemtransmission der Projektionsoptik 7, die sich als Produkt der Reflektivitäten aller Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 ergibt, beträgt R = 3,5 %.
Der Spiegel M8, also der im Abbildungsstrahlengang letzte Spiegel vor dem Bildfeld 8, hat eine Durchtrittsöffnung 17 zum Durchtritt des Abbildungslichts 3, das vom drittletzten Spiegel M6 hin zum vorletzten Spiegel M7 reflektiert wird. Der Spiegel M8 wird um die Durchtrittsöffnung 17 herum reflektiv genutzt. Alle anderen Spiegel M1 bis M7 haben keine Durchtrittsöffnung und werden in einem lückenlos zusammenhängenden Bereich reflektiv genutzt.
Die Spiegel M1 bis M8 sind als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformflächen ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungen der Projektionsoptik 7 möglich, bei denen mindestens einer der Spiegel M1 bis M8 als rotationssymmetrische Asphäre ausgeführt ist. Auch alle Spiegel M1 bis M8 können als derartige Asphären ausgeführt sein.
Eine Freiformfläche kann durch folgende Freiformflächengleichung (Gleichung 1) beschrieben werden:
Für die Parameter dieser Gleichung (1) gilt:
Z ist die Pfeilhöhe der Freiformfläche am Punkt x, y, wobei x² + y² = r². r ist hierbei der Abstand zur Referenzachse der Freiformflächengleichung
(x = 0; y = 0).
In der Freiformflächengleichung (1) bezeichnen C₁, C₂, C₃... die Koeffizienten der Freiformflächen-Reihenentwicklung in den Potenzen von x und y.
Im Falle einer konischen Grundfläche ist c_x, c_y eine Konstante, die der Scheitelpunktkrümmung einer entsprechenden Asphäre entspricht. Es gilt also c_x = 1/R_x und c_y = 1/R_y. k_x und k_y entsprechen jeweils einer konischen Konstante einer entsprechenden Asphäre. Die Gleichung (1) beschreibt also eine bikonische Freiformfläche.
Eine alternativ mögliche Freiformfläche kann aus einer rotationssymmetrischen Referenzfläche erzeugt werden. Derartige Freiformflächen für Reflexionsflächen der Spiegel von Projektionsoptiken von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sind bekannt aus der
US 2007 0 058 269 A1 .
Alternativ können Freiformflächen auch mit Hilfe zweidimensionaler Spline-Oberflächen beschrieben werden. Beispiele hierfür sind Bezier-Kurven oder nicht-uniforme rationale Basis-Splines (non-uniform rational basis splines, NURBS). Zweidimensionale Spline-Oberflächen können beispielsweise durch ein Netz von Punkten in einer xy-Ebene und zugehörige z-Werte oder durch diese Punkte und ihnen zugehörige Steigungen beschrieben werden. Abhängig vom jeweiligen Typ der Spline-Oberfläche wird die vollständige Oberfläche durch Interpolation zwischen den Netzpunkten unter Verwendung zum Beispiel von Polynomen oder Funktionen, die bestimmte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Kontinuität und Differenzierbarkeit haben, gewonnen. Beispiele hierfür sind analytische Funktionen.
Die optischen Designdaten der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden. Diese optischen Designdaten gehen jeweils von der Bildebene 9 aus, beschreiben die jeweilige Projektionsoptik also in umgekehrter Laufrichtung des Abbildungslichts 3 zwischen der Bildebene 9 und der Objektebene 5.
Die erste dieser Tabellen gibt einen Überblick über die Designdaten der Projektionsoptik 7 und fasst zusammen die numerische Apertur NA, die gerechnete Designwellenlänge für das Abbildungslicht, die verkleinernden Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in der x- und in der y-Richtung, die Größen des Bildfeldes in x- und y-Richtung, die Bildfeldkrümmung, die Objektfeldkrümmung, einen Abbildungsfehlerwert rms, angegeben in mλ(ml), also abhängig von der Designwellenlänge, sowie einen Blendenort. Das negative Vorzeichen des jeweiligen Abbildungsmaßstabes β_x, β_y steht für eine Bildumkehr (image flip) bei der Abbildung der Projektionsoptik 7.
Die Feldkrümmung ist definiert als der inverse Krümmungsradius des jeweiligen Feldes. Die Bildfeldkrümmung ist also 1/R_IN = 1/R_OUT und die Objektfeldkrümmung ist dann 1/R_IN = 1/R_OUT, wobei als Werte für R_IN und R_OUT die jeweiligen Feld-Randkonturradiuswerte eingesetzt werden, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 diskutiert wurden. Da jeweils gilt R_IN = R_OUT, reicht es aus, einen Krümmungswert für das Objektfeld 4 einerseits und für das Bildfeld 8 andererseits zu spezifizieren.
Der Blendenort AS für eine Aperturblende, die gleichzeitig auch die Funktion einer Obskurationsblende haben kann, liegt im Strahlengang des Abbildungslichts 3 zwischen den Spiegeln M4 und M5 in einer Blendenebene 18 (vergleiche 4).
Eine Aperturblendenberandung dient zur Definition einer äußeren Begrenzung einer Pupille der Projektionsoptik 7. Eine Obskurationsblende dient zur Definition eines im Inneren der Pupille befindlichen obskurierten Bereichs.
Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13 mm und eine y-Erstreckung von 1 mm. Die Projektionsoptik 7 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Die zweite dieser Tabellen gibt zu den optischen Oberflächen der optischen Komponenten Scheitelpunktsradien (Radius_x = R_x, Radius_y = R_y) und Brechkraftwerte (Power_x, Power_y) an. Negative Radienwerte bedeuten zum einfallenden Beleuchtungslicht 3 hin konkave Kurven im Schnitt der jeweiligen Oberfläche mit der betrachteten Ebene (xz, yz), die von einer Flächennormalen im Scheitelpunkt mit der jeweiligen Krümmungsrichtung (x, y) aufgespannt wird. Die beiden Radien Radius_x, Radius_y können explizit verschiedene Vorzeichen haben.
Die Scheitelpunkte an jeder optischen Fläche sind definiert als Auftreffpunkte eines Führungsstrahls, der von einer Objektfeldmitte entlang einer Symmetrieebene x=0, also der Zeichenebene der 4 (Meridionalebene) hin zum Bildfeld 8 geht.
Die Brechkräfte Power_x (P_x), Power_y (P_y) an den Scheitelpunkten sind definiert als:
AOI bezeichnet hierbei einen Einfallswinkel des Führungsstrahls zur Oberflächennormalen.
Die dritte Tabelle gibt für die Spiegel M1 bis M8 in mm die konischen Konstanten k_x und k_y, den Scheitelpunktradius R_x (= Radius_x) und die Freiformflächen-Koeffizienten C_n an. Koeffizienten C_n, die nicht tabelliert sind, haben jeweils den Wert 0.
In der vierten Tabelle ist noch der Betrag angegeben, längs dem der jeweilige Spiegel, ausgehend von einer Bezugsfläche in der y-Richtung dezentriert (DCY), in der z-Richtung verschoben (DCZ) und verkippt (TLA, TLB, TLC) wurde. Dies entspricht einer Parallelverschiebung und einer Verkippung beim Freiformflächen-Designverfahren. Verschoben wird dabei in y- und in z-Richtung in mm und verkippt um die x-Achse, um die y-Achse und um die z-Achse. Der Verdrehwinkel ist dabei in Grad angegeben. Es wird zunächst dezentriert, dann verkippt. Die Bezugsfläche bei der Dezentrierung ist jeweils die erste Fläche der angegebenen optischen Designdaten. Auch für das Objektfeld 4 ist eine Dezentrierung in y- und in z-Richtung in der Objektebene 5 angegeben. Neben den den einzelnen Spiegeln zugeordneten Flächen sind in der vierten Tabelle auch die Bildebene als erste Fläche, die Objektebene als letzte Fläche sowie die Blendenfläche (mit der Blendenbezeichnung „AS“) tabelliert.
Die fünfte Tabelle gibt die Transmissionsdaten der Spiegel M8 bis M1 an, nämlich deren Reflektivität für den Einfallswinkel eines zentral auf den jeweiligen Spiegel treffenden Beleuchtungslichtstrahls. Die Gesamttransmission wird als Anteilsfaktor angegeben, der von einer einfallenden Intensität nach Reflexion an allen Spiegeln der Projektionsoptik verbleibt.
Die sechste Tabelle gibt eine Berandung der Blende AS als Polygonzug in lokalen Koordinaten xyz an. Die Blende wird noch wie oben beschrieben dezentriert und verkippt.
Eine Berandung einer Blendenfläche der Blende AS ergibt sich durch Durchstoßpunkte an der Blendenfläche aller Strahlen des Beleuchtungslichts 3, die bildseitig am Feldmittelpunkt mit einer vollen bildseitigen telezentrischen Apertur in Richtung der Blendenfläche propagieren. Bei der Ausführung der Blende als Aperturblende handelt es sich bei der Berandung um eine innere Berandung. Bei der Ausführung als Obskurationsblende handelt es sich bei der Berandung um eine äußere Berandung.
Die Blende AS kann in einer Ebene liegen oder auch dreidimensional ausgeführt sein. Die Ausdehnung der Blende AS kann in Scanrichtung (y) kleiner sein als in cross-Scanrichtung (x).
Der nicht beleuchtete Obskurationsbereich in der Systempupille kann rund, elliptisch, quadratisch oder rechteckig sein oder die Form eines Polygonzuges haben. Diese nicht beleuchtbare Fläche in der Systempupille kann zudem in Bezug auf ein Zentrum der Systempupille in der x-Richtung und/oder in der y-Richtung dezentriert sein.
Tabelle 1 zu Fig. 4
Tabelle 2 zu Fig. 4

Tabelle 3a zu Fig. 4
Tabelle 3b zu Fig. 4

Tabelle 3c zu Fig. 4

Tabelle 4a zu Fig. 4
Tabelle 4b zu Fig. 4
Tabelle 5 zu Fig. 4

Tabelle 6 zu Fig. 4
Die Spiegel M3, M6 und M8 haben negative Radiuswerte, sind also grundsätzlich Konkavspiegel. Die Spiegel M5 und M7 haben positive Radiuswerte, sind grundsätzlich also Konvexspiegel.
Die Spiegel M1, M2 und M4 haben unterschiedliche Vorzeichen hinsichtlich ihrer x- und y-Radiuswerte, haben also eine Sattelflächen-Grundform.
Bei der Projektionsoptik 7 nach 4 beträgt die Bildfeldkrümmung absolut genau das Achtfache der Objektfeldkrümmung. Bei einer konventionellen Optik würde sich aufgrund des negativen Vorzeichens von β_y und des hiermit verbundenen image flip ein Bildfeld ergeben, welches eine genau umgekehrte Krümmung zum Objektfeld aufweisen würde, also ein Bildfeld mit konvexem führendem Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _IN und konkavem folgendem Bildfeld-Randkonturabschnitt 8 _OUT. Die Bildfeldkrümmung ergibt sich bei der Projektionsoptik 7 nach 4 also nicht über den Abbildungsmaßstab beziehungsweise den Verkleinerungsmaßstab aus der Objektfeldkrümmung. Ein Verhältnis aus dem Objektfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁴ und dem Bildfeld-Randkonturradius R_IN,
stimmt mit dem Abbildungsmaßstab „–8“, also dem Verhältnis aus Objektfelddimension und Bildfelddimension aufgrund des unterschiedlichen Vorzeichens nicht überein.
Bei der Projektionsoptik 7 sind sowohl der Objektfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁴ als auch der Bildfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁸ endlich. Die Bildfeldkrümmung hat das gleiche Vorzeichen wie die Objektfeldkrümmung.
Im Strahlengang des Abbildungslichts 3 zwischen den Spiegeln M3 und M4 liegt ein erstes Zwischenbild Z1 in einer Zwischenbildebene 19. Im Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln M6 und M7 liegt ein zweites Zwischenbild Z2 in einer Zwischenbildebene 20.
Anhand der 6 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 21 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 5 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen-Spiegel ausgeführt, für die die vorstehend angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt. Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 21 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 4 entsprechen.
Tabelle 1 zu Fig. 6
Tabelle 2 zu Fig. 6

Tabelle 3a zu Fig. 6

Tabelle 3b zu Fig. 6

Tabelle 3c zu Fig. 6
Tabelle 4a zu Fig. 6

Tabelle 4b zu Fig. 6
Tabelle 5 zu Fig. 6

Tabelle 6 zu Fig. 6
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 21 beträgt 3,5 %.
Die Projektionsoptik 21 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,5. Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13,0 mm und eine y-Erstreckung von 1 mm. Die Projektionsoptik 21 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Die Projektionsoptik 21 hat ein rechteckiges Objektfeld 4 und ein gebogenes, also gekrümmtes Bildfeld 8. Anders als bei der vorstehend beschriebenen Ausführung nach den 4 und 5 ist bei der Projektionsoptik 21 ein Verhältnis aus dem Objektfeld-Randkonturradius und dem Bildfeld-Randkonturradius nicht durch den Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 21 vorgegeben. Der Objektfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁴ ergibt sich bei der Projektionsoptik 21 als Kehrwert aus der Objektfeldkrümmung. Entsprechendes gilt für den Bildfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁸, der sich als Kehrwert aus der Bildfeldkrümmung ergibt. Bei der Projektionsoptik 21 ist der Objektfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁴ unendlich. Der Bildfeld-Randkonturradius RIN, OUT ist endlich. Ein Verhältnis dieser beiden Randkonturradien ist unendlich, aufgrund der Tatsache, dass bei der Projektionsoptik 21 das Objektfeld 4 rechteckig ist.
Die beiden, den 6/7 zugeordneten Spalten in der 3 zeigen mögliche Abbildungssituationen hinsichtlich abgebildeter Objekt- und Bildbereiche RA, WA bei Einsatz der Projektionsoptik 21.
Die linke dieser beiden, den 6/7 zugeordneten Spalten in der 3 zeigt die Situation, bei der der Objektbereich rechteckig und der Bildbereich entsprechend der Bildfeldkrümmung gebogen ist. Eine Retikelstruktur, die parallel zur x-Richtung verläuft, wird in eine entsprechend der Bildfeldkrümmung der Projektionsoptik 21 dann gebogene Bildstruktur abgebildet.
In der rechten der beiden Spalten, die den 6/7 zugeordnet sind, ist ein gekrümmter Objektbereich RA dargestellt, wobei der Krümmungsvorhalt dieses Objektbereichs RA so ist, dass dieser gekrümmte Objektbereich RA durch die Projektionsoptik 21 in einen rechteckigen Bildbereich WA abgebildet wird. Soweit Retikelstrukturen 22 auf dem Retikel 10 vorgehalten sind, die quer zur Objekt-Scanrichtung y längs gekrümmter Bahnen aufgereiht sind, wie in der 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet, werden diese Retikelstrukturen 22 in gerade und senkrecht zur Bild-Scanrichtung y verlaufende Bild- beziehungsweise Waferstrukturen 23 abgebildet.
7 ist wiederum eine sagittale Ansicht der Projektionsoptik 21.
Anhand der 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 25 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen ausgestaltet, für die die oben angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt. Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 25 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 4 entsprechen.

Tabelle 1 zu Fig. 8
Tabelle 2 zu Fig. 8

Tabelle 3a zu Fig. 8

Tabelle 3b zu Fig. 8

Tabelle 3c zu Fig. 8
Tabelle 4a zu Fig. 8

Tabelle 4b zu Fig. 8
Tabelle 5 zu Fig. 8

Tabelle 6 zu Fig. 8
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 25 beträgt 3,5 %.
Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13,0 mm und eine y-Erstreckung von 1,0 mm. Die Projektionsoptik 25 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Bei der Projektionsoptik 25 sind sowohl das Objektfeld 4 als auch das Bildfeld 8 gekrümmt. Die Vorzeichen der Bildfeldkrümmung einerseits und der Objektfeldkrümmung andererseits unterscheiden sich. Entsprechend gilt auch hier, dass sich ein Verhältnis aus Objektfeld-Randkontur und Bildfeld-Randkontur nicht aus dem Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 25 ergibt.
Schematisch sind die Abbildungsverhältnisse bei der Projektionsoptik 25 in der rechten Spalte der 3 angedeutet. Zudem ist in dieser rechten Spalte der 3 ein belichteter Objektfeldbereich RA dargestellt, der einen derartigen Krümmungsvorhalt hat, dass er mit der Projektionsoptik 25 in einen rechteckigen Bildbereich WA abgebildet wird. Für die Projektionsoptik 25 können wiederum Retikelstrukturen 22 zum Einsatz kommen, die quer zur Objekt-Scanrichtung y längs gekrümmter Bahnen aufgereiht sind, wie vorstehend anhand der Projektionsoptik 21 bereits erläutert. Es ergeben sich dann wiederum Waferstrukturen 23, die gerade und senkrecht zur Bild-Scanrichtung y verlaufen.
Die 9 zeigt eine Sagittalansicht der Projektionsoptik 25.
Anhand der 10 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 26 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 9 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen ausgestaltet, für die die oben angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt. Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 26 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 4 entsprechen.
Tabelle 1 zu Fig. 10
Tabelle 2 zu Fig. 10

Tabelle 3a zu Fig. 10
Tabelle 3b zu Fig. 10

Tabelle 3c zu Fig. 10

Tabelle 4a zu Fig. 10
Tabelle 4b zu Fig. 10
Tabelle 5 zu Fig. 10

Tabelle 6 zu Fig. 10
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 26 beträgt 3,5 %.
Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13 mm und eine y-Erstreckung von 1 mm. Die Projektionsoptik 26 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Die Projektionsoptik 26 hat ein rechteckiges Bildfeld. Entsprechend ist die Bildfeldkrümmung der Projektionsoptik 26 null. Die Projektionsoptik 26 hat ein gekrümmtes Objektfeld 4. Entsprechend ergibt sich auch bei der Projektionsoptik 26 ein Verhältnis aus dem Objektfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁴ und dem Bildfeld-Randkonturradius R_IN,OUT ⁸ nicht aus dem Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 26.
Schematisch sind die Abbildungsverhältnisse bei der Projektionsoptik 26 in der vorletzten Spalte der 3 angedeutet. Auch hier ist der Fall dargestellt, bei dem ein gekrümmter Objektbereich RA scanintegriert belichtet wird, dessen Krümmung so vorgehalten ist, dass bei der Abbildung durch die Projektionsoptik 26 ein rechteckiger Bildbereich WA resultiert. Bei Einsatz von Retikelstrukturen 22, die quer zur Objekt-Scanrichtung längs gekrümmter Bahnen aufgereiht sind, mit einem entsprechenden Krümmungsvorhalt bei der Projektionsoptik 26 ergeben sich wiederum gerade und parallel zur Bild-Scanrichtung verlaufenden Waferstrukturen 23, wie in der 3 ebenfalls angedeutet.
11 zeigt eine Sagittalansicht der Projektionsoptik 26.
Anhand der 12 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 27 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 11 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen ausgestaltet, für die die oben angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt. Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 27 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 4 entsprechen.
Tabelle 1 zu Fig. 12

Tabelle 2 zu Fig. 12

Tabelle 3a zu Fig. 12
Tabelle 3b zu Fig. 12

Tabelle 3c zu Fig. 12
Tabelle 4a zu Fig. 12

Tabelle 4b zu Fig. 12
Tabelle 5 zu Fig. 12

Tabelle 6 zu Fig. 12
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 27 beträgt 3,5 %.
Das Bildfeld 8 hat einer x-Erstreckung von 2 × 13 mm und eine y-Erstreckung von 1 mm. Die Projektionsoptik 27 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Die Projektionsoptik 27 hat ein gekrümmtes Objektfeld 4 und ein gekrümmtes Bildfeld 8. Die Feldkrümmungen entsprechen denen der Ausführung der Projektionsoptik 7 mit dem Unterschied, dass die Projektionsoptik 7 negative Feldkrümmungen aufweist. Entsprechend sind die Felder 4 und 8 im Vergleich zur Fallgestaltung gemäß der zweiten Spalte in der 3 beide jeweils nicht nach oben, sondern nach unten gekrümmt. Auch bei der Projektionsoptik 27 ergibt sich das Verhältnis aus den Feld-Randkonturen aufgrund des unterschiedlichen Vorzeichens nicht aus dem Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 27, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Projektionsoptik 7 bereits erläutert.
13 zeigt eine Sagittalansicht der Projektionsoptik 27.
Die Projektionsoptiken 21 sowie 25 bis 27 unterscheiden sich von der Projektionsoptik 7 unter anderem in der Vorzeichen-Abfolge der Brechkraft Power_y (P_y). Diese Abweichungen in der Vorzeichen-Abfolge der Brechkraft P_y liegen nur für die ersten fünf Spiegel M1 bis M5 vor und führen dazu, dass die Projektionsoptiken 21 sowie 25 bis 27 zu einer entsprechend abweichenden Zuordnung dieser führenden Spiegel M1 bis M5 zu den Typen "Konvex", "Konkav" beziehungsweise "Sattelflächentyp" führt.
Bei den Projektionsoptiken 21, 25 und 26 kann mit Hilfe der Kippaktoren 10c beziehungsweise 12b eine feldabhängige Manipulation einer objektfeldseitigen beziehungsweise bildfeldseitigen Fokalposition erfolgen. Es ist damit möglich, einen Defokus feldabhängig, also abhängig von der x-Feldkoordinate, zu korrigieren. Je nach Feldform kann ein Verlauf der Fokalabhängigkeit erreicht werden, der eine vorgegebene nicht lineare Abhängigkeit zur Feldhöhen-Dimension x hat. Wenn diese Feldhöhen-Abhängigkeiten beim Objektfeld einerseits und beim Bildfeld andererseits verschieden sind, resultiert eine Möglichkeit einer feldabhängigen Defokuskorrektur.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 beziehungsweise das Retikel und das Substrat beziehungsweise der Wafer 11 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012212753 A1 [0002]
US 2010/0149509 A1 [0002]
US 4964706 [0002]
WO 2012/126867 A [0070]
DE 10155711 A [0070]
US 20070058269 A1 [0078]

Claims

Abbildende Optik (21; 25; 26) für die Projektionslithographie – mit einer Mehrzahl optischer Komponenten (M1 bis M8), die ein Objektfeld (4) in einer Objektebene (5) in ein Bildfeld (8) in einer Bildebene (9) abbilden, – wobei das Objektfeld (4) eine Randkontur hat, die quer zu einer Objekt-Scanrichtung (y) – einen führenden Objektfeld-Randkonturabschnitt (4 _IN) aufweist, zum Eintritt eines in der Objekt-Scanrichtung (y) verlagerbaren Objektbereichs eines abzubildenden Objekts (10) in das Objektfeld (4), und – einen folgenden Objektfeld-Randkonturabschnitt (4 _OUT) aufweist, zum Austritt des Objektbereichs aus dem Objektfeld (4), – wobei der führende Objektfeld-Randkonturabschnitt (4 _IN) einen Objekt-Randkonturradius (R_IN ⁴) aufweist, – wobei das Bildfeld (8) eine Randkontur hat, die quer zu einer Bild-Scanrichtung (y) – einen führenden Bildfeld-Randkonturabschnitt (8 _IN) aufweist, zum Eintritt eines in der Bild-Scanrichtung (y) verlagerbaren Bildbereichs eines Projektions-Substrats (11) in das Bildfeld (8), und – einen folgenden Bildfeld-Randkonturabschnitt (8 _OUT) aufweist, zum Austritt des Bildbereichs aus dem Bildfeld (8), – wobei der führende Bildfeld-Randkonturabschnitt (8 _IN) einen Bildfeld-Randkonturradius (R_IN ⁸) aufweist, – wobei – entweder der Objektfeld-Randkonturradius (R_IN ⁴) endlich ist und ein Verhältnis (R_IN ⁴/R_IN ⁸) aus dem Objektfeld-Randkonturradius (R_IN ⁴) und dem Bildfeld-Randkonturradius (R_IN ⁸) von einem Abbildungsmaßstab (β), also einem Verhältnis aus Objektfelddimension und Bildfelddimension, um mehr als 10 % abweicht, – oder der Objektfeld-Randkonturradius (R_IN ⁴) unendlich ist und der Bildfeld-Randkonturradius (R_IN ⁸) endlich ist.
Abbildende Optik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bildfeld (8) mit unendlichem Bildfeld-Randkonturradius (R_IN ⁸).
Abbildende Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Objektfeld-Randkonturradius (R_IN ⁴) als auch der Bildfeld-Randkonturradius (R_IN ⁸) endlich sind.
Abbildende Optik nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch eine Bildfeldkrümmung im Bereich zwischen 0/mm und 0,01/mm.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Objektfeldkrümmung im Bereich zwischen –0,001/mm und 0,001/mm.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 sowie 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Objektfeldkrümmung und die Bildfeldkrümmung in ihrem Vorzeichen unterscheiden.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abbildende Optik als katoptrische Optik ausgeführt ist.
Optisches System – mit einer abbildenden Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – mit einem Objekthalter (10a) mit einem Objektverlagerungsantrieb (10b) zur Verlagerung des Objekts (10) in der Objekt-Scanrichtung (y), – mit einem Substrathalter (12) mit einem Substratverlagerungsantrieb (12a) zur Verlagerung des Projektions-Substrats (11) in der Bild-Scanrichtung (y).
Optisches System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Kippaktor (10c) zum Verkippen des Objekthalters (10a) um eine Achse (10d) quer zur Objekt-Scanrichtung (y).
Optisches System nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Kippaktor (12b) zum Verkippen des Substrathalters (12) um eine Achse (12c) quer zur Bild-Scanrichtung (y).
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung des Objektfeldes (4).
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und mit einer Lichtquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungs- und Abbildungslicht (3).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11) als Projektions-Substrat, – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, – Erzeugen einer Mikro- beziehungsweise Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 13.
Retikel (10) zum Einsatz mit einer abbildenden Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Retikelstrukturen (22), die quer zur Objekt-Scanrichtung (y) längs gekrümmter Bahnen aufgereiht sind.