DE102015220955A1

DE102015220955A1 - Optisches Bauelement

Info

Publication number: DE102015220955A1
Application number: DE102015220955.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2015-12-17
Also published as: DE102016211732A1

Abstract

Ein optisches Bauelement weist zwei Spiegel (51, 52) auf, deren Reflexionsflächen eine Form mit einer vorbestimmten Abweichung von einem Kegelschnitt aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines entsprechenden optischen Bauelements als Einkoppeloptik sowie eine Einkoppeloptik zur Einkopplung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle in einem Scanner einer Projektionsbelichtungsanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einkoppeloptik zur Einkopplung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle in einen Scanner einer Projektionsbelichtungsanlage, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage, ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie eine verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen verwenden als Strahlungsquellen beispielsweise Plasmaquellen. Alternativ hierzu sind als EUV-Strahlungsquellen Freie-Elektronen-Laser (FEL) möglich. Da die Intensitätsprofile der von einem FEL und einer Plasmaquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung voneinander abweichen, können diese Strahlungsquellen nicht ohne Weiteres in einem Lithographiesystem gegeneinander ausgetauscht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauelement bereitzustellen, welches die Verwendung eines FEL in einem Lithographiesystem, welches zur Verwendung einer Plasmaquelle ausgelegt ist, ermöglicht beziehungsweise erleichtert oder verbessert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, ein optisches Bauelement mit mindestens zwei Komponenten derart auszubilden, dass mindestens eine der Komponenten eine Form aufweist, welche eine definierte Abweichung von einem Kegelschnitt aufweist. Bei den Komponenten handelt es sich insbesondere um Spiegel, insbesondere um Spiegelschalen. Beim optischen Bauelement handelt es sich insbesondere näherungsweise um einen Typ III Wolter-Kollektor. Es handelt sich insbesondere um einen Typ III Wolter-Kollektor mit gezielten Abweichungen. Die erste Komponente ist insbesondere als Spiegelschale mit einer paraboloiden oder näherungsweise paraboloiden Form ausgebildet. Die zweite Komponente ist insbesondere als Spiegelschale mit einer ellipsoiden oder näherungsweise ellipsoiden Form ausgebildet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es mit einem derartigen optischen Bauelement möglich ist, das Intensitätsprofil der von einem FEL emittierten Beleuchtungsstrahlung, insbesondere von Einzel-Ausgabestrahlen eines FEL, in guter Näherung in ein Intensitätsprofil, welches dem, welches von einer Plasmaquelle emittiert wird, entspricht, abzubilden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Bauelements ist es insbesondere möglich, ein rechteckiges, insbesondere ein quadratisches, oder ein sechseckiges Intensitätsprofil in ein Intensitätsprofil mit einer kreisförmigen äußeren Umrandung, insbesondere in ein kreisringförmiges Intensitätsprofil abzubilden beziehungsweise umzuwandeln.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Reflexionsflächen der beiden Spiegelformen, insbesondere Ausbildungen ihrer Reflexionsflächen auf, welche zu einer Abbildung eines Beleuchtungsprofils mit einer polygonalen Fläche in ein Beleuchtungsprofil mit einer kreisförmigen oder einer kreisringförmigen Fläche führen. Aus den Details dieser eindeutigen Abbildung lassen sich – beispielsweise mittels bekannter numerischer Verfahren – die genauen Details der Formen der Reflexionsflächen der beiden Spiegel bestimmen. Hierbei kann insbesondere als Randbedingung vorgegeben sein, dass es bei der Abbildung nicht zu Verzeichnungen kommt, welche einen vorgegebenen Maximalwert überschreiten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der erste Spiegel konkav gekrümmt ausgebildet. Er ist insbesondere als konkav gekrümmte Spiegelschale ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der zweite Spiegel konvex gekrümmt ausgebildet. Er ist insbesondere als konvex gekrümmte Spiegelschale ausgebildet.
Diese Angaben beziehen sich auf die Reflexionsflächen des ersten beziehungsweise zweiten Spiegels.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Reflexionsflächen der beiden Spiegel jeweils eine EUV-reflektierende Beschichtung auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das optische Bauelement durch eine diskrete Drehsymmetrie um die zentrale Achse gekennzeichnet. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine nichttriviale Drehsymmetrie, insbesondere um eine zweizählige, dreizählige, vierzählige oder sechszählige Drehsymmetrie.
Das optische Bauelement ist insbesondere segmentiert ausgebildet.
Hierdurch wird die Abbildung eines Beleuchtungsstrahls mit einem polygonalen Intensitätsprofil in einem Beleuchtungsstrahl mit einem kreisförmigen oder kreisringförmigen Intensitätsprofil verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weicht ein Schnitt mindestens einer der Reflexionsflächen mit einer Ebene senkrecht zur zentralen Achse um einen azimuthalen Unterschied U_i von einer Kreisform ab, welcher in einem vorgegebenen Bereich liegt. Als azimuthaler Unterschied wird hierbei der Unterschied des Abstandes der Schnittlinie zwischen Reflektionsfläche und Ebene von der optischen Achse und eines an diese Schnittlinie angepassten Kreises um die optische Achse bezeichnet.
Für den maximalen azimuthalen Unterschied U gilt jeweils: 0,02·c_i ≤ U_i ≤ 0,2·c_i, wobei c_i das geometrische Mittel der Abmessungen der Reflexionsfläche beziehungsweise des ausgeleuchteten Bereichs derselben entlang der zentralen Achse beziehungsweise senkrecht hierzu angibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das vorhergehend beschriebene optische Bauelement zur Einkopplung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle, insbesondere von einem FEL, in einen Scanner einer Projektionsbelichtungsanlage verwendet.
Wie bereits beschrieben ermöglicht das optische Bauelement insbesondere die Verwendung eines FEL mit einer Projektionsbelichtungsanlage, welche zur Verwendung mit einer Plasmaquelle ausgelegt ist.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Einkoppeloptik zur Einkopplung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle in einen Scanner einer Projektionsbelichtungsanlage, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage, ein optisches System einer Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch Verwendung des vorhergehend beschriebenen optischen Bauelements gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus denen des optischen Bauelements.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch Bereitstellung einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem vorhergehend beschriebenen optischen Bauelement gelöst.
Die Vorteile ergeben sich wiederum aus denen des optischen Bauelements.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mikro- oder nanostrukturiertes Bauelement zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement gelöst.
Weitere Details, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Diese zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 ebenfalls schematisch einen führenden Abschnitt eines EUV-Strahlengangs für ein System mehrerer Projektionsbelichtungsanlagen nach 1, ausgehend von einer EUV-Lichtquelle zur Erzeugung eines EUV-Rohstrahls bis nach einer Auskoppeloptik zur Erzeugung mehrerer EUV-Einzel-Ausgabestrahlen aus einem EUV-Sammel-Ausgabestrahl;
3 Querschnittsverhältnisse der EUV-Strahlung im Verlauf des EUV-Strahlengangs zwischen der Lichtquelle und der Bündelführung in einer einem Objektfeld der Projektionsbelichtungsanlage vorgelagerten Beleuchtungsoptik;
4 eine Seitenansicht einer Strahlformungsoptik zur Erzeugung des EUV-Sammel-Ausgabestrahls aus dem EUV-Rohstrahl;
5 eine weitere Seitenansicht aus Richtung V in 4;
6 weniger schematisch als in den 1 und 2 einen EUV-Strahlengang zwischen der Strahlformungsoptik und einer Umlenkoptik als Teil einer Strahlführungsoptik zur Führung des jeweiligen EUV-Einzel-Ausgabestrahls hin zum Objektfeld, wobei die Umlenkoptik der Auskoppeloptik im Strahlengang des EUV-Einzel-Ausgabestrahls nachgeordnet ist;
7 in einem Schnitt parallel zur Einfallsebene auf den Umlenkspiegeln stark schematisch eine Ausführung der Umlenkoptik mit im Strahlengang des EUV-Einzel-Ausgabestrahls zunächst zwei konvexen Zylinderspiegeln, einem nachfolgenden Planspiegel und drei nachfolgenden konkaven Zylinderspiegeln;
8 einen Ausschnitt des Strahlengangs eines der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen zwischen der Umlenkoptik und einer Zwischenfokusebene zur Verdeutlichung der Funktion einer Fokussier-Baugruppe bzw. Einkoppeloptik der Strahlführungsoptik zur Führung des jeweiligen EUV-Einzel-Ausgabestrahls zum Objektfeld;
9 schematisch einen Längsschnitt durch ein optisches Bauelement zum Umformen eines Intensitätsprofils und zum Einkoppeln von Beleuchtungsstrahlung in einen Scanner einer Projektionsbelichtungsanlage,
10 exemplarisch ein Intensitätsprofil der von einer Plasmaquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung,
11 eine exemplarische Darstellung einer phasenraumerhaltenden Abbildung eines Quadrats in einem Kreis;
12 bis 14 schematisch, exemplarische Darstellungen der Anordnung von Haltestreben relativ zur Anordnung von Feldfacetten auf einem Feldfacettenspiegel.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie ist Teil eines Systems aus mehreren Projektionsbelichtungsanlagen, von denen in der 1 eine der Projektionsbelichtungsanlagen 1 dargestellt ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine für alle Projektionsbelichtungsanlagen des System gemeinsame Licht- bzw. Strahlungsquelle 2 emittiert Beleuchtungsstrahlung 3, insbesondere in Form von EUV-Strahlung im Wellenlängebereich beispielsweise zwischen 2 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 15 nm. Die Lichtquelle 2 ist als Freie-Elektronen-Laser (FEL) ausgeführt. Es handelt sich dabei um eine Synchrotronstrahlungsquelle bzw. um eine synchrotron-strahlungsbasierte Lichtquelle, die kohärente Strahlung mit sehr hoher Brillanz erzeugt. Vorveröffentlichungen, in denen derartige FEL beschrieben sind, sind in der WO 2009/121 438 A1 angegeben. Eine Lichtquelle 2, die beispielsweise zum Einsatz kommen kann, ist beschrieben in der US 2007/0152171 A1 und in der DE 103 58 225 B3 .
Die Lichtquelle 2 hat in einem Rohstrahl einen ursprünglichen Lichtleitwert, der kleiner ist als 0,1 mm². Beim Lichtleitwert handelt es sich um das kleinste Volumen eines Phasenraums, der 90 % der Lichtenergie einer Emission einer Lichtquelle enthält. Hierzu entsprechende Definitionen des Lichtleitwertes finden sich in der EP 1 072 957 A2 und der US 6 198 793 B1 , in denen angegeben ist, dass der Lichtleitwert durch Multiplikation der Beleuchtungsdaten x, y und NA² erhalten ist, wobei x und y die Felddimensionen sind, die ein beleuchtetes Beleuchtungsfeld aufspannen und NA die numerische Apertur der Feldbeleuchtung. Auch noch kleinere Lichtleitwerte der Lichtquelle als 0,1 mm² sind möglich, beispielsweise ein Lichtleitwert kleiner als 0,01 mm².
Die EUV-Lichtquelle 2 hat eine Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahls und eine EUV-Generationseinrichtung. Letztere wird über die Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung mit dem Elektronenstrahl versorgt.
Die EUV-Generationseinrichtung ist als Undulator ausgeführt. Der Undulator kann optional durch Verlagerung verstellbare Undulatormagnete aufweisen. Der Undulator kann Elektromagnete aufweisen. Auch ein Wiggler kann bei der Lichtquelle 2 vorgesehen sein.
Die Lichtquelle 2 hat eine mittlere Leistung von 2,5 kW. Die Pulsfrequenz der Lichtquelle 2 beträgt 30 MHz. Jeder einzelne Strahlungsimpuls trägt dann eine Energie von 83 µJ. Bei einer Strahlungsimpulslänge von 100 fs entspricht dies einer Strahlungsimpulsleistung von 833 MW.
Eine Repetitionsrate der Lichtquelle 2 kann im Kilohertzbereich, beispielsweise bei 100 kHz, oder im niedrigeren Megahertzbereich, beispielsweise bei 3 MHz, im mittleren Megahertzbereich, beispielsweise bei 30 MHz, im oberen Megahertzbereich, beispielsweise bei 300 MHz, oder auch im Gigahertzbereich, beispielsweise bei 1,3 GHz, liegen.
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Koordinate spannt mit der y-Koordinate bei diesen Darstellungen regelmäßig einen Bündelquerschnitt des EUV-Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3 auf. Entsprechend verläuft die z-Richtung regelmäßig in der Strahlrichtung des Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3. Die x-Richtung verläuft zum Beispiel in den 2 und 12 vertikal, also senkrecht zu Gebäudeebenen, in denen das System der Projektionsbelichtungsanlagen 1 untergebracht ist.
Das Koordinatensystem der 4 bis 11 ist hierzu um 90° um die z-Achse verdreht.
1 zeigt stark schematisch Hauptkomponenten einer der Projektionsbelichtungsanlagen 1 des Systems.
Die Lichtquelle 2 imitiert Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 in Form zunächst eines EUV-Rohstrahls 4. 3 zeigt stark schematisch links einen Querschnitt durch den EUV-Rohstrahl 4 mit einem x/y-Aspektverhältnis von 1:1. In der Regel liegt der Rohstrahl 4 als Bündel mit einem gaußförmigen Intensitätsprofil vor, also als im Querschnitt rundes Bündel, was in der 3 durch eine gestrichelte Begrenzungslinie 5 angedeutet ist. Der EUV-Rohstrahl 4 hat eine sehr kleine Divergenz.
Eine Strahlformungsoptik 6 (vgl. 1) dient zur Erzeugung eines EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 aus dem EUV-Rohstrahl 4. Dies ist in der 1 sehr stark schematisch und in der 2 etwas weniger stark schematisch dargestellt. Der EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 hat eine sehr kleine Divergenz. 3 verdeutlicht in der zweiten Querschnittsdarstellung von links wiederum ein Aspektverhältnis des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7. Dieses Aspektverhältnis wird von der Strahlformungsoptik 6 abhängig von einer Anzahl N der innerhalb des Systems mit der Lichtquelle 2 zu versorgenden Projektionsbelichtungsanlagen 1 vorgegeben. Das x/y-Aspektverhältnis, das durch die Strahlformungsoptik 6 erzeugt wird, beträgt im Allgemeinen √N:1, wobei ein rechteckiges Strahlprofil des Beleuchtungslichts 3 resultiert, wie in der 3 dargestellt. Der EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 hat die Form eines homogen ausgeleuchteten Rechtecks. Der Aspektverhältnisbeitrag √N:1 kann noch mit einem gewünschten Soll-Aspektverhältnis multipliziert werden, zum Beispiel mit dem Aspektverhältnis eines zu beleuchtenden Objektfeldes.
Der EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 kann auch eine andere Form aufweisen. Er kann insbesondere auch einen sechseckigen Querschnitt aufweisen.
2 deutet eine Systemauslegung mit N = 4 an, bei der die Lichtquelle 2 also vier Projektionsbelichtungsanlagen nach Art der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 mit dem Beleuchtungslicht 3 versorgt. Für N = 4 beträgt das x/y-Aspektverhältnis des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 2:1. Die Anzahl N der Projektionsbelichtungsanlagen 1 kann auch noch größer sein und kann beispielsweise bis zu 10 betragen.
Bei einer alternativen Systemauslegung hat der EUV-Sammel-Ausgabestrahl ein x/y-Aspektverhältnis von N:1. Auch dieses Verhältnis kann noch mit einem gewünschten Soll-Aspektverhältnis multipliziert werden.
Eine Auskoppeloptik 8 (vgl. 1 und 2) dient zur Erzeugung von mehreren, nämlich von N, EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 ₁ bis 9 _N (i = 1,...N) aus dem EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7. Der EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 kann vor Eintritt in die Auskoppeloptik 8 homogenisiert werden. Hierfür kann eine Freiformoptik vorgesehen sein. Die Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i weisen vorzugsweise alle dieselbe Form, insbesondere dasselbe Intensitätsprofil, auf. Sie können insbesondere einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen, oder einen hexagonalen Querschnitt aufweisen. Sie weisen insbesondere ein homogenes Intensitätsprofil auf. Sie weisen insbesondere ein sogenanntes Top-Hat-Intensitätsprofil auf, welches innerhalb einer Umrandung konstant, außerhalb derselben identisch null ist.
Die 1 zeigt die weitere Führung genau eines dieser EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9, nämlich des Ausgabestrahls 9 ₁. Die anderen, von der Auskoppeloptik 8 erzeugten EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i, die in der 1 ebenfalls schematisch angedeutet ist, werden anderen Projektionsbelichtungsanlagen des Systems zugeführt.
Nach der Auskoppeloptik 8 wird das Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 von einer Strahlführungsoptik 10 (vgl. 1) hin zu einem Objektfeld 11 der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführt, indem eine Lithografiemaske 12 in Form eines Retikels als zu projizierendes Objekt angeordnet ist. Zusammen mit der Strahlführungsoptik 10 stellen die Strahlformungsoptik 6 und die Auskoppeloptik 8 ein Beleuchtungssystem für die Projektionsbelichtungsanlage 1 dar.
Die Strahlführungsoptik 10 umfasst in der Reihenfolge des Strahlengangs für das Beleuchtungslicht 3, also für den EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 _i, eine Umlenkoptik 13, eine Einkoppeloptik in Form einer Fokussier-Baugruppe 14 und eine nachgeschaltete Beleuchtungsoptik 15. Die Beleuchtungsoptik 15 beinhaltet einen Feldfacettenspiegel 16 und einen Pupillenfacettenspiegel 17, deren Funktion derjenigen entspricht, die aus dem Stand der Technik bekannt ist und die daher in der 1 lediglich äußerst schematisch und ohne zugehörigen EUV-Strahlengang dargestellt sind.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 16 trifft das in EUV-Strahlbüschel, die einzelnen, nicht dargestellten Feldfacetten 16a des Feldfacettenspiegels 16 zugeordnet sind, aufgeteilte Nutzstrahlungsbündel des Beleuchtungslichts 3 auf den Pupillenfacettenspiegel 17. In der 1 nicht dargestellte Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 17 sind rund. Jedem von einer der Feldfacetten 16a reflektierten Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels ist eine dieser Pupillenfacetten zugeordnet, so dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten 16a und einer der Pupillenfacetten einen Ausleuchtungskanal bzw. Strahlführungskanal für das zugehörige Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels vorgibt. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten 16a erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1. Das Beleuchtungslicht 3 ist also zur Vorgabe individueller Beleuchtungswinkel längs des Ausleuchtungskanals sequentiell über Paare aus jeweils einer der Feldfacetten 16a und jeweils einer der Pupillenfacette geführt. Zur Ansteuerung jeweils vorgegebener Pupillenfacetten werden die Feldfacettenspiegel jeweils individuell verkippt.
Über den Pupillenfacettenspiegel 17 und ggf. über eine nachfolgende, aus zum Beispiel drei nicht dargestellten EUV-Spiegeln bestehende Übertragungsoptik werden die Feldfacetten 16a in das Beleuchtungs- bzw. Objektfeld 11 in einer Retikel- bzw. Objektebene 18 einer in der 1 ebenfalls schematisch dargestellten Projektionsoptik 19 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet.
Aus den einzelnen Beleuchtungswinkeln, die über alle Ausleuchtungskanäle über eine Beleuchtung der Feldfacetten 16a des Feldfacettenspiegels 16 herbeigeführt werden, ergibt sich eine Beleuchtungswinkelverteilung der Beleuchtung des Objektfeldes 11 durch die Beleuchtungsoptik 15.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 15, insbesondere bei einer geeigneten Lage einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 19, kann auf die Spiegel der Übertragungsoptik vor dem Objektfeld 11 auch verzichtet werden, was zu einer entsprechenden Transmissionserhöhung der Projektionsbelichtungsanlage 1 für das Nutzstrahlungsbündel führt.
In der Objektebene 18 im Bereich des Objektfeldes 11 ist das das Nutzstrahlungsbündel reflektierende Retikel 12 angeordnet. Das Retikel 12 wird von einem Retikelhalter 20 getragen, der über einen Retikelverlagerungsantrieb 21 angesteuert verlagerbar ist.
Die Projektionsoptik 19 bildet das Objektfeld 11 in ein Bildfeld 22 in einer Bildebene 23 ab. In dieser Bildebene 23 ist bei der Projektionsbelichtung ein Wafer 24 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Der Wafer 24 wird von einem Waferhalter 25 getragen, der wiederum über einen Waferverlagerungsantrieb 26 gesteuert verlagerbar ist.
Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 12 als auch der Wafer 24 in der 1 in x-Richtung durch entsprechende Ansteuerung des Retikelverlagerungsantriebs 21 und des Waferverlagerungsantriebs 26 synchronisiert gescannt. Der Wafer wird während der Projektionsbelichtung mit einer Scangeschwindigkeit von typisch 600 mm/s in der x-Richtung gescannt.
4 und 5 zeigen eine Ausführung der Strahlformungsoptik 6. Die Strahlformungsoptik 6 nach den 4 und 5 hat insgesamt vier Spiegel BS1, BS2, BS3 und BS4, die in der Reihenfolge ihrer Beaufschlagung durch das Beleuchtungslicht 3 durchnummeriert sind. 4 zeigt die Strahlformungsoptik 6 in einer Ansicht parallel zur xz-Ebene. 5 zeigt die Strahlformungsoptik 6 in einer Aufsicht parallel zur yz-Ebene.
Die Darstellung einer Strahlumlenkung durch die Spiegel BS1 bis BS4 der Strahlformungsoptik 6 ist in den 4 und 5 insoweit von der Realität abweichend, als die Spiegel BS1 und BS4 in der 4 und die Spiegel BS2 und BS3 in der 5 jeweils beide in der Aufsicht mit dem Betrachter zugewandter Reflexionsfläche dargestellt sind. Tatsächlich ist eine Reflexionsfläche des Spiegels BS4 in der 4 und eine Reflexionsfläche des Spiegels BS3 in der 5 vom Betrachter abgewandt.
Die Spiegel BS1 bis BS4 werden allesamt unter streifendem Einfall mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagt. Ein streifender Einfall liegt dann vor, wenn ein Einfallswinkel α zwischen einer Einfalls- bzw. Ausfalls-Hauptrichtung des Beleuchtungslichts 3 und einer Normalen N auf einen mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagten Reflexionsflächenabschnitt des jeweiligen Spiegels größer ist als 60°. Der Einfallswinkel α kann beispielsweise größer sein als 65°, kann größer sein als 70° und kann auch größer sein als 75°.
Die Strahlformungsoptik 6 nach den 4 und 5 hat zwei Strahlformungs-Spiegelgruppen 27, 28, nämlich einerseits die Strahlformungs-Spiegelgruppe 27 mit den Spiegeln BS1 und BS4, die in der 4 auch mit 27 ₁ und 27 ₂ bezeichnet sind, und die Strahlformungs-Spiegelgruppe 28 mit den Spiegeln BS2 und BS3, die in der 5 auch mit 28 ₁ und 28 ₂ bezeichnet sind. Jede Spiegelgruppe 27, 28 hat eine gemeinsame Gruppen-Einfallsebene. Die Einfallsebene der Spiegelgruppe 27 ist parallel zur yz-Ebene (Zeichenebene der 5). Die Gruppen-Einfallsebene der Spiegelgruppe 28 ist parallel zur xz-Ebene (Zeichenebene der 4). Die beiden Gruppen-Einfallsebenen yz und xz der Spiegelgruppen 27, 28 unterscheiden sich also voneinander und stehen bei der dargestellten Ausführung senkrecht aufeinander.
Die Strahlformungs-Spiegelgruppe 27 dient zur Strahlformung des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 in der yz-Ebene. Die Strahlformungs-Spiegelgruppe 28 dient zur Strahlformung des EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 in der xz-Ebene. Die Strahlformungs-Spiegelgruppen 27 einerseits und 28 andererseits haben prinzipiell die Wirkung eines Galilei-Zylinderteleskops. Um eine Umformung des Strahlprofils zu erreichen, zum Beispiel aus einen im wesentlichen runden Rohstrahl 4 mit einem gaußförmigen Intensitätsprofil in einen im wesentlichen rechteckigen EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 mit homogenem Intensitätsprofil innerhalb eines rechteckigen Nutz-Querschnitts, können zumindest einige der Spiegel der Strahlformungs-Spiegelgruppen 27 und/oder 28 mit einem Freiformprofil versehen sein, also als Reflexionsfläche eine Freiformfläche aufweisen. Ein Freiformprofil ist ein Höhenprofil, welches nicht als Kegelschnitt darstellbar ist. Unter Kegelschnitt sei hier auch eine Oberflächenform verstanden, die in zwei orthogonalen Richtungen durch einen unterschiedlichen Kegelschnitt beschrieben wird; ein Beispiel für eine solche Oberflächenform ist ein Zylinder. Ein Freiformprofil ist auch durch einen solchen Kegelschnitt nicht beschreibbar. Die Abweichung des Höhenprofils eines oder mehrerer Spiegel der Strahlformungsoptik 6 kann mehr als 1 Mikrometer (µm) betragen, insbesondere mehr als 5 Mikrometer und insbesondere mehr als 20 Mikrometer.
Die Spiegelgruppe 28 mit den Spiegeln BS2 und BS3 ist insgesamt im Strahlengang nach dem ersten Spiegel BS1 der weiteren Spiegelgruppe 27 und vor dem zweiten und letzten Spiegel BS4 dieser weiteren Spiegelgruppe 27 angeordnet.
Je nach Ausführung der Strahlformungsoptik 6 können die Einfallswinkel des Beleuchtungslichts 3 auf allen Spiegeln einer der Spiegelgruppen 27, 28 gleich groß sein oder können auf mindestens zwei Spiegeln einer der Spiegelgruppen 27, 28 verschieden groß sein. Unter Einfallswinkel wird in diesem Zusammenhang der Einfallswinkel eines Strahls, der zentral im EUV-Rohstrahl 4 verläuft, verstanden. Der Spiegel BS1 ist als konvexer Zylinderspiegel ausgeführt, dessen Zylinderachse parallel zur x-Achse verläuft. Der Spiegel BS2 ist als konvexer Zylinderspiegel ausgeführt, dessen Zylinderachse parallel zur y-Achse verläuft. Der Spiegel BS3 ist als konkaver Zylinderspiegel ausgeführt, dessen Zylinderachse parallel zur y-Richtung verläuft. Der Spiegel BS4 ist als konkaver Zylinderspiegel ausgeführt, dessen Zylinderachse parallel x-Achse verläuft.
Die Spiegelgruppe 27 sorgt für eine Aufweitung eines Bündeldurchmessers des Rohstrahls in der x-Dimension um einen Faktor 2 im Vergleich zur aufweitenden Wirkung der Spiegelgruppe 28 in der y-Dimension. Ferner dienen die beiden Spiegelgruppen 27, 28 zur Formung der Rechteck-Querschnittskontur des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7.
Eine typische Querschnittsdimension von Reflexionsflächen des letzten Spiegels BS4 der Strahlformungsoptik 6 ist 1 m bis 1,5 m, wobei diese Spiegel typischerweise eine in erster Näherung rechteckförmige Reflexionsfläche besitzen und die angegebene Querschnittsdimension sich auf die längere der beiden Achsen bezieht. Eine typische Querschnittsdimension von Reflexionsflächen des ersten Spiegels BS1 der Strahlformungsoptik beträgt 20 mm bis 100 mm.
Nach Verlassen der Strahlformungsoptik 6 bzw. 30 verlaufen die Strahlen des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 im Wesentlichen parallel. Die Divergenz des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 kann kleiner als 10 mrad sein, insbesondere kleiner als 1 mrad, insbesondere kleiner als 100 µrad und insbesondere kleiner als 10 µrad.
2 und 6 zeigen Beispiele für die Auskoppeloptik 8 zur Erzeugung der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 aus dem EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7. Die Auskoppeloptik hat eine Mehrzahl von Auskoppelspiegeln 31 ₁, 31 ₂, 31 _N, die den EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 ₁, 9 ₂, 9 _N zugeordnet sind und diese aus dem EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 auskoppeln. 2 zeigt eine Anordnung der Auskoppelspiegel 31 derart, dass das Beleuchtungslicht 3 bei der Auskopplung um 90° mit den Auskoppelspiegeln 31 umgelenkt wird. Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der die Auskoppelspiegel 31 unter streifendem Einfall des Beleuchtungslichts 3 betrieben werden, wie schematisch in der 6 gezeigt. Ein Einfallswinkel α des Beleuchtungslichts 3 auf den Auskoppelspiegeln 31 ist bei der Ausführung nach 2 etwa 70°, kann aber auch noch deutlich darüber liegen und beispielsweise im Bereich von 85° liegen, sodass eine effektive Umlenkung des EUV-Einzel-Ausgabestrahls 9 durch den jeweiligen Auskoppelspiegel 31 im Vergleich zur Einfallsrichtung des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 bei 10° liegt.
Jeder der Auskoppelspiegel 31 _i ist an einen nicht näher dargestellten Kühlkörper thermisch angekoppelt.
2 zeigt eine Auskoppeloptik 8 mit insgesamt vier Auskoppelspiegeln 31 ₁ bis 31 ₄. 6 zeigt eine Variante der Auskoppeloptik 8 mit insgesamt drei Auskoppelspiegeln 31 ₁ bis 31 ₃. Auch eine andere Anzahl N der Auskoppelspiegel 31 ist möglich, je nach der Anzahl N der mit der Lichtquelle 2 zu versorgenden Projektionsbelichtungsanlagen 1, beispielsweise N = 2 oder N ≥ 4, insbesondere N ≥ 8.
Nach der Auskopplung hat jeder der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 ein x/y-Aspektverhältnis von 1/√N:1. In der zweiten Querschnittsdarstellung von rechts in der 3 ist einer der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 mit diesem Aspektverhältnis dargestellt. Für den Fall N = 4 beträgt das x/y-Aspektverhältnis also 1:2. Auch dieser Aspektverhältnisbeitrag kann noch mit dem gewünschten Soll-Aspektverhältnis multipliziert werden.
Die Auskoppelspiegel 31 _i (i = 1, 2,...) sind im Strahlengang des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 versetzt hintereinander so in Strahlrichtung des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 angeordnet, dass der jeweils nächste Auskoppelspiegel 31 _i einen randseitigen Querschnittsanteil des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 reflektiert und dadurch diesen Querschnittsanteil als EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 _i aus dem verbleibenden und an diesem Auskoppelspiegel 31 _i vorbeifliegenden EUV-Sammel-Ausgabestrahl 7 auskoppelt. Dieses Auskoppeln vom Rand her wiederholt sich durch die folgenden Auskoppelspiegel 31 _i+1,..., bis der letzte noch verbleibende Querschnittsanteil des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 ausgekoppelt ist.
Im Querschnitt des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 erfolgt eine Trennung zwischen den den EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i zugeordneten Querschnittsanteilen längs Trennlinien 32, die parallel zur y-Achse, also parallel zur kürzeren Seite des x/y-Rechteckquerschnitts des EUV-Sammel-Ausgabestrahls 7 verlaufen. Die Trennung der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i kann derart erfolgen, dass jeweils der Querschnittsanteil, der am weitesten von der im Strahlengang nächstfolgenden optischen Komponente entfernt ist, abgeschnitten wird. Dieses erleichtert unter anderem die Kühlung der Auskoppeloptik 8.
Die der Auskoppeloptik 8 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachfolgende Umlenkoptik 13 dient einerseits zum Umlenken der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 so, dass diese nach der Umlenkoptik 13 jeweils eine vertikale Strahlrichtung haben, und andererseits zur Anpassung des x/y-Aspektverhältnisses der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 auf ein x/y-Aspektverhältnis von 1:1, wie in der 3 ganz rechts dargestellt. Auch dieser Aspektverhältnisbeitrag kann noch mit dem gewünschten Soll-Aspektverhältnis multipliziert werden. Bei den vorstehenden x/y-Aspektverhältnissen, handelt es sich also um Aspektverhältnisbeiträge, die, multipliziert mit einem Soll-Aspektverhältnis, zum Beispiel dem Aspektverhältnis eines rechteckigen oder bogenförmigen Objektfeldes, ein gewünschtes Ist-Aspektverhältnis ergeben. Es kann sich bei den vorstehenden x/y-Soll-Aspektverhältnissen um das Aspektverhältnis eines ersten optischen Elements einer Beleuchtungsoptik 15 handeln. Es kann sich bei den vorstehenden x/y-Soll-Aspektverhältnissen um das Aspektverhältnis der Winkel des Beleuchtungslichts 3 an einem Zwischenfokus 42 einer Beleuchtungsoptik 15 handeln.
Für den Fall, dass nach der Auskoppeloptik 8 bereits ein vertikaler Strahlengang der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 vorliegt, kann auf eine umlenkende Wirkung der Umlenkoptik 13 verzichtet werden und es genügt die Anpassungswirkung in Bezug auf das x/y-Aspektverhältnis der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9.
Die EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 können hinter der Umlenkoptik 13 derart verlaufen, dass sie, gegebenenfalls nach Durchlaufen einer Fokussier-Baugruppe 14, unter einem Winkel in die Beleuchtungsoptik 15 treffen, wobei dieser Winkel eine effiziente Faltung der Beleuchtungsoptik erlaubt. Hinter der Umlenkoptik 13 kann der EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 _i in einem Winkel von 0° bis 10° zur Senkrechten, in einem Winkel von 10° bis 20° zur Senkrechten, oder in einem Winkel von 20° bis 30° zur Senkrechten verlaufen.
Die Divergenz des EUV-Einzel-Ausgabestrahls 9 _i nach Durchlaufen der Umlenkoptik ist kleiner als 10 mrad, insbesondere kleiner als 1 mrad und insbesondere kleiner als 100 µrad, d.h., der Winkel zwischen zwei beliebigen Strahlen im Strahlenbündel des EUV-Einzel-Ausgabestrahls 9 _i ist kleiner als 20 mrad, insbesondere kleiner als 2 mrad und insbesondere kleiner als 200 µrad.
Die Umlenkoptik 13 nach 7 lenkt den ausgekoppelten EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 insgesamt um einen Umlenkwinkel von etwa 75° ab. Der EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 fällt auf die Umlenkoptik 13 nach 7 also unter einem Winkel von etwa 15° zur Horizontalen (xy-Ebene) ein und verlässt die Umlenkoptik 13 mit einer Strahlrichtung parallel zur x-Achse in der 7. Die Umlenkoptik 13 hat eine Gesamttransmission für den EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 von etwa 55 %.
Die Umlenkoptik 13 nach 7 hat insgesamt sechs Umlenkspiegel D1, D2, D3, D4, D5 und D6, die in der Reihenfolge ihrer Beaufschlagung im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 durchnummeriert sind. Von den Umlenkspiegeln D1 bis D6 ist schematisch jeweils nur ein Schnitt durch deren Reflexionsfläche dargestellt, wobei eine Krümmung der jeweiligen Reflexionsfläche stark übertrieben dargestellt ist. Alle Spiegel D1 bis D6 der Umlenkoptik 13 nach 7 werden unter streifendem Einfall mit dem Beleuchtungslicht 3 in einer gemeinsamen Umlenk-Einfallsebene parallel zur xz-Ebene beaufschlagt.
Die Spiegel D1 und D2 sind als konvexe Zylinderspiegel mit Zylinderachse parallel zur y-Achse ausgeführt. Der Spiegel D3 ist als Planspiegel ausgeführt. Die Spiegel D4 bis D6 sind als konkave Zylinderspiegel wiederum mit Zylinderachse parallel zur y-Achse ausgeführt.
Die konvexen Zylinderspiegel werden auch als domförmige Spiegel bezeichnet. Die konkaven Zylinderspiegel werden auch als schüsselförmige Spiegel bezeichnet.
Die kombinierte bündelformende Wirkung der Spiegel D1 bis D6 ist so, dass das x/y-Aspektverhältnis vom Wert 1/√N:1 auf den Wert 1:1 angepasst wird. In der x-Dimension erfolgt also im Verhältnis eine Streckung des Bündelquerschnitts um den Faktor √N.
Mindestens einer der Umlenkspiegel D1 bis D6 oder auch alle Umlenkspiegel D1 bis D6 können über zugeordnete Aktoren 34 in der x-Richtung und/oder in der z-Richtung verlagerbar ausgeführt sein. Hierdurch kann eine Anpassung einerseits der Umlenkwirkung und andererseits der Aspektverhältnis-Anpassungswirkung der Umlenkoptik 13 herbeigeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Umlenkspiegel D1 bis D6 als hinsichtlich seines Krümmungsradius anpassbarer Spiegel ausgeführt sein. Hierzu kann der jeweilige Spiegel D1 bis D6 aus einer Mehrzahl von Einzelspiegeln aufgebaut sein, die aktorisch zueinander verlagerbar sind, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Die verschiedenen optischen Baugruppen des Systems mit den Projektionsbelichtungsanlagen 1 können adaptiv ausgeführt sein. Es kann also zentral vorgegeben werden, wie viele der Projektionsbelichtungsanlagen 1 mit welchem energetischen Verhältnis mit EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i von der Lichtquelle 2 versorgt werden sollen und welche Bündelgeometrie bei jeweiligen EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 nach Durchlaufen der jeweiligen Umlenkoptik 13 vorliegen soll. Je nach Vorgabewerten können sich die EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i in ihrer Intensität und auch in ihrem Soll-x/y-Aspektverhältnis unterscheiden. Insbesondere ist es möglich, durch adaptive Einstellung der Auskoppelspiegel 31 _i die energetischen Verhältnisse der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i zu verändern, und durch adaptive Einstellung der Umlenkoptik 13 die Größe und das Aspektverhältnis des EUV-Einzel-Ausgabestrahls 9 _i nach Durchlaufen der Umlenkoptik 13 unverändert zu halten.
Für weitere Ausführungen von Umlenkoptiken sei auf die DE 10 2013 223 935 A1 verwiesen.
In der Strahlführungsoptik 10 der jeweiligen Umlenkoptik im Strahlengang des jeweiligen EUV-Einzel-Ausgabestrahls 9 nachgelagert ist eine Fokussier-Baugruppe 41, die auch als Einkoppeloptik bezeichnet ist.
8 zeigt schematisch die Funktion der Einkoppeloptik 41 für einen der EUV-Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i. Die Fokussier-Baugruppe 41 überführt den jeweiligen EUV-Einzel-Ausgabestrahl 9 _i in einen Zwischenfokus 42 der Strahlführungsoptik 10. Der Zwischenfokus 42 ist am Ort einer Durchtrittsöffnung 43 für das Beleuchtungslicht 3 angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 43 kann in einer Gebäudedecke eines Gebäudes ausgeführt sein, in dem das System mit den Projektionsbelichtungsanlagen 1 untergebracht ist. Die Gebäudedecke verläuft in einer Zwischenfokusebene 44 der Strahlführungsoptik 10, die auch in der 1 dargestellt ist. Der Hauptstrahl CR (Englisch: chief ray) und der Öffnungswinkel 2δ des Einzel-Ausgabestrahls 9 _i ist in 8 schematisch eingezeichnet.
Die Einkoppeloptik 41 nach 9 hat zwei im Strahlengang des EUV-Einzel-Ausgabestrahls 9 _i einander nachgeordnete Spiegel, nämlich einen ersten Spiegel 51 und einen nachfolgenden zweiten Spiegel 52. Beim ersten Spiegel 51 handelt es sich zumindest näherungsweise um einen Paraboloid-Spiegel. Beim Spiegel 52 handelt es sich zumindest näherungsweise um einen Ellipsoid-Spiegel. Mindestens einer der beiden Spiegel 51, 52 weist eine Oberflächenform auf, welche um eine vorgegebene Abweichung von einem exakten Kegelschnitt abweicht. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Der erste Spiegel 51 ist konvex und der zweite Spiegel 52 ist konkav.
Die Einkoppeloptik 41 ist – abgesehen von der Abweichung mindestens einer der Spiegel 51, 52 von einem exakten Kegelschnitt – nach Art eines Wolter-Kollektors vom Typ III ausgeführt.
Die Einkoppeloptik 41 bildet allgemein ein optisches Bauelement oder eine optische Baugruppe. Sie dient insbesondere der Einkopplung eines der Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i eines FEL in einen Scanner 45 einer Projektionsbelichtungsanlage 1. Als Scanner 45 werden hierbei insbesondere die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 bezeichnet, welche im Strahlengang hinter dem Zwischenfokus 42 angeordnet sind. Der Scanner 45 kann insbesondere zur Verwendung mit einer Plasmaquelle als Strahlungsquelle 2 ausgelegt sein. Eine derartige Strahlungsquelle 2 weist üblicherweise ein kreisringförmiges Intensitätsprofil auf, bei welchem die Intensität I in Radialrichtung r abfällt. Ein derartiges Intensitätsprofil I(r) ist exemplarisch in der 10 dargestellt. Die Einkoppeloptik 41 dient insbesondere der Einkopplung eines der Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i, insbesondere von einem FEL, in einen derartig ausgelegten Scanner 45.
Die Einkoppeloptik 41 wird auch als Vorsatzoptik bezeichnet. Sie ist insbesondere im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Auskoppeloptik 8 und dem Zwischenfokus 42 angeordnet.
Die Einkoppeloptik 41 ist derart ausgebildet, dass die Beleuchtungsstrahlung 3 beim Eintritt in den Scanner 45, insbesondere im Bereich des Zwischenfokus 42, eine Intensitätsverteilung aufweist, welche der Intensitätsverteilung einer Plasmaquelle entspricht. Sie ist insbesondere derart ausgebildet, dass die Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung 3 im Bereich des Zwischenfokus 42 höchstens um einen vorgegebenen Maximalwert von einer vorgegebenen Intensitätsverteilung abweicht. Unter der Intensitätsverteilung im Bereich des Zwischenfokus 42 wird hierbei die Intensität der Beleuchtungsstrahlung als Funktion der Richtung bezeichnet. Eine typische solche Intensitätsverteilung ist aus der DE 10 2009 045 491 A1 bekannt.
Die Abweichung zwischen zwei Intensitätsverteilungen kann über das betragsmäßige Maximum über die verschiedenen Strahlrichtungen quantifiziert werden. Es kann sinnvoller sein, die Abweichung zwischen zwei Intensitätsverteilungen durch die über die verschiedenen Strahlrichtungen gemittelte, insbesondere quadratisch gemittelte Abweichung zu quantifizieren. Der vom Scanner 45 auf dem Wafer 24 erzeugten Strukturen können zwischen verschiedenen Intensitätsverteilungen am Zwischenfokus 42 gut übereinstimmen, wenn die quadratisch gemittelte Intensitätsabweichung, wobei die beiden Intensitätsverteilungen jeweils relativ zu ihrem Maximalwert normiert sind, kleiner als 0,1 ist.
Hierzu wird das Intensitätsprofil eines der Einzel-Ausgabestrahlen 9 _i umgewandelt. Zum einen wird hierbei ein Intensitätsprofil mit einer rechteckigen, insbesondere einer quadratischen, oder einer sechseckigen Umrandung in ein Intensitätsprofil mit einer kreisförmigen Umrandung umgewandelt. Dies ist möglich, ohne die Homogenität der Ausleuchtung zu verändern. Es wurde gezeigt, dass es hierfür ausreichend ist, anzugeben, welcher Punkt innerhalb der rechteckigen, insbesondere quadratischen oder sechseckigen Umrandung, auf welchen Punkt innerhalb der kreisförmigen Umrandung abgebildet werden soll. Die Konstruktion der Oberflächen der beiden Spiegel 51, 52, welche diese Abbildung vornehmen, ist dann mittels bekannter numerischer Verfahren möglich. Es ist insbesondere möglich, die Spiegel 51, 52 derart zu konstruieren, dass die Abbildung des rechteckigen beziehungsweise quadratischen oder sechseckigen Intensitätsprofils auf ein kreisförmiges Intensitätsprofil eine Verzeichnung aufweist, welche höchstens so groß ist wie ein vorgegebener Maximalwert.
Eine geeignete Abbildung eines Quadrats in einen Kreis ist aus Peter Shirley und Kenneth Chiu „A low distortion map between disc and square" Journal of Graphics Tools, Band 2, Heft 3, Seiten 45–52 (1997) bekannt und durch folgende Gleichungen gegeben: r = x Φ = π / 4 y / x, wobei der Kreis in Polarkoordinaten r, Φ beschrieben wird, das Quadrat durch kartesische Koordinaten x, y. Es handelt sich insbesondere um eine konzentrische Abbildung. Kurven 47 _i mit konstantem Radius werden in Geraden 48 _i parallel zum Rand des Quadrates abgebildet (siehe 11). Die Gleichungen geben die Abbildung für einen Quadranten 49 ₁ an. Die Abbildungen für die anderen drei Quadranten 49 ₂, 49 ₃, 49 ₄ ergeben sich durch Drehung um 90°. Die Abbildungen erhalten das Phasenraumvolumen.
Die Abbildung ist leicht auf den Fall anpassbar, dass ein Sechseck auf einem Kreis abgebildet werden soll. Hierbei ergeben sich die folgenden Gleichungen: r = x
Die Abbildung ist exemplarisch in der 11 dargestellt. Die dargestellten Linien ergeben sich, wenn der Kreis mit einem regelmäßigen Polarkoordinatenmuster überzogen ist. Wie der 11 entnehmbar ist, werden radiale Linien 50 _i in radiale Linien 50 _i angebildet. Jedoch werden äquidistante Winkelintervalle nicht auf äquidistante Winkelintervalle abgebildet.
Die Spiegel 51, 52 der Einkoppeloptik 41 sind daher nicht exakt rotationssymmetrisch zur zentralen Achse 53.
Die Spiegel 51, 52 sind insbesondere segmentiert ausgebildet. Sie weisen im Hinblick auf die zentrale Achse 53 eine diskrete Drehsymmetrie auf. Sie weisen insbesondere eine zweizählige, dreizählige, vierzählige oder sechszählige Drehsymmetrie auf. Im Falle eines Einzelausgabestrahls 9 _i mit einem quadratischen Intensitätsprofil weisen die Spiegel 51, 52 insbesondere eine vierzählige Drehsymmetrie auf. Im Falle eines sechseckigen Intensitätsprofils weisen sie insbesondere eine sechszählige Drehsymmetrie auf.
Die Abweichung von einer streng rotationssymmetrischen Ausbildung der Spiegel 51, 52 in Bezug auf die zentrale Achse 53 kann durch den maximalen azimuthalen Höhenunterschied U_i, das heißt die Pfeilhöhe entlang einer Linie mit konstantem Abstand von der optischen Achse, beschrieben werden. Dieser liegt insbesondere im Bereich von 0,02·c_i und 0,2·c_i, (0,02·c_i ≤ U_i ≤ 0,2·c_i) wobei c_i das geometrische Mittel der Abmessungen der Spiegel 51, 52 in Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung 54 (l_i) beziehungsweise in Richtung senkrecht hierzu (b_i) bezeichnet,
dient für jeden der beiden Spiegel 51, 52 jeweils als Referenzlängenskala. Anstelle der Gesamterstreckung der Spiegel 51, 52 in Richtung parallel und senkrecht zur Lichteinfallsrichtung 54 können die Parameter l_i, b_i auch die Erstreckung der tatsächlich ausgeleuchteten Bereiche in diesen Richtungen auf den Spiegeln 51, 52 angeben.
Mit Hilfe der beiden Spiegel 51, 52 kann insbesondere erreicht werden, dass das Intensitätsprofil im Zwischenfokus 42 in der Mitte ein Loch aufweist (vgl. 10).
Außerdem kann durch eine gezielte Abweichung der Form des ersten Spiegels 51, insbesondere der einzelnen Segmente desselben, von einer exakten Paraboloid-Form beziehungsweise einem Ausschnitt daraus, und/oder der Form des zweiten Spiegels 52, insbesondere der einzelnen Segmente desselben, von einer exakten Ellipsiod-Oberfläche, beziehungsweise Ausschnitten hieraus, erreicht werden, dass die eingangsseitig zur Einkoppeloptik 41 homogene Intensitätsverteilung in eine in Radialrichtung abfallende Intensitätsverteilung, wie sie bei Verwendung einer Plasmaquelle zu erwarten ist (siehe die exemplarische 10), umgewandelt wird.
Mindestens einer, insbesondere beide der Spiegel 51, 52 weisen eine vorgegebene Abweichung d_i von einem exakten Kegelschnitt auf.
Der erste Spiegel 51 kann insbesondere eine Abweichung von einer Paraboloid-Form aufweisen. Die quadratisch gemittelte Höhenabweichung d₁ des ersten Spiegels 51, insbesondere innerhalb des optisch genutzten Bereichs des ersten Spiegels 51, von der bestangepassten Paraboloid-Form liegt insbesondere im Bereich von 0,01·c₁ bis 0,15·c₁, 0,01·c₁ ≤ d₁ ≤ 0,15·c₁.
Der zweite Spiegel 52 kann insbesondere eine Abweichung von einer Ellipsoid-Form aufweisen. Die quadratisch gemittelte Höhenabweichung d₂ des zweiten Spiegels 52, insbesondere innerhalb des optisch genutzten Bereichs des zweiten Spiegels 52, von der bestangepassten Ellipsoid-Form liegt insbesondere im Bereich von 0,01·c₂ bis 0,15·c₂, 0,01·c₂ ≤ d₂ ≤ 0,15·c₂.
Zur Anordnung des ersten Spiegels 51 im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 3 ist eine Haltestruktur 55 mit Haltestreben 56 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Haltestreben 56 gezielt derart angeordnet, dass sie zu einer möglichst geringen Abschattung der Feldfacetten 16a des Feldfacettenspiegels 16 führen. In den 12 bis 14 sind exemplarisch unterschiedliche Alternativen der Anordnung der Haltestreben 56 relativ zur Ausrichtung der Feldfacetten 16a des Feldfacettenspiegels 16 dargestellt.
Dargestellt ist jeweils schematisch eine Projektion des Verlaufs der Haltestreben 56 entlang der Richtung der Beleuchtungsstrahlung 3 auf den Feldfacettenspiegel 16 mit einer schematischen Anordnung der Feldfacetten 16a auf dem Feldfacettenspiegel 16 sind selbstverständlich möglich.
In 12 ist schematisch eine Haltestruktur mit einer horizontalen Haltestrebe 56 dargestellt. Die Haltestrebe 56 kann einseitig angeordnet sein (durchgehende Linie in 12). Sie kann auch zweiseitig angeordnet sein (durchgehende und gestrichelte Linie in 12). Eine derartige Anordnung der Haltestreben 56 ist sinnvoll, wenn in einem horizontal verlaufenden Streifen auf dem Feldfacettenspiegel 16 keine Feldfacetten 16a angeordnet sind. Erstreckt sich der feldfacettenfreie Bereich ausgehend von einem Zentralbereich des Feldfacettenspiegels 16 in beide Richtungen, sind zweiseitige Haltestreben 56 vorteilhaft. Erstreckt sich der feldfacettenfreie Bereich auf dem Feldfacettenspiegel 16 ausgehend vom Zentralbereich desselben lediglich in eine Richtung, ist eine einseitige Anordnung der Haltestreben 56 vorteilhaft.
In der 13 ist exemplarisch eine schräge Anordnung der Haltestreben 56 dargestellt. Die Haltestreben 56 können insbesondere unter einem 45°-Winkel zur Horizontalen angeordnet sein. In diesem Fall kommt es zwar zu einer Abschattung der Feldfacetten 16a in Überlappungsbereichen 57, jedoch ist der Gesamteffekt der Abschattung gering, da sich der Schatten aufgrund des Scanvorgangs über die gesamte Breite des Objektfeldes 11 verteilt.
In der 14 ist eine Alternative einer vertikalen Anordnung der Haltestreben 56 dargestellt. In diesem Fall kann durch den Scanvorgang keine Mittelung erreicht werden. Die Haltestreben 56 sind daher derart angeordnet, dass sie bei der Projektion auf den Feldfacettenspiegel 16 im Bereich zwischen den Feldfacetten 16a liegen. Sie können auch im nicht genutzten Randbereich der Facetten 16a sowie insbesondere des Feldfacettenspiegels 16 liegen. Sofern die Anzahl der Spalten, in welchen die Feldfacetten 16a auf dem Feldfacettenspiegel 16 angeordnet sind, ungerade ist, kann es sinnvoll beziehungsweise notwendig sein, dass die Haltestreben 56 einen Knick 58 aufweisen. Anstelle des Knicks 58 kann auch eine gekrümmte Ausbildung der Haltestreben 56 vorgesehen sein. Bei einer geraden Anzahl von Spalten mit Feldfacetten 16a kann hierauf verzichtet werden. In diesem Fall können die vertikalen Haltestreben 56 derart angeordnet sein, dass ihre Projektion entlang einer Mittellinie des Feldfacettenspiegels 16 verläuft.
Die Haltestreben 56 können so ausgeführt werden, wie es von den Haltestreben von Kollektoren aus mehreren, ineinanderliegenden Spiegelschalen bekannt ist. Haltestreben für solche Kollektoren sind zum Beispiel in der WO03/014833A2 beschrieben.
Bei der Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden zunächst das Retikel 12 und der Wafer 24 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 12 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 24 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 24 und somit das mikro- oder nanostrukturierte Bauteil hergestellt, beispielsweise ein Halbleiterbauelement in Form eines Speicherchips.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/121438 A1 [0039]
US 2007/0152171 A1 [0039]
DE 10358225 B3 [0039]
EP 1072957 A2 [0040]
US 6198793 B1 [0040]
DE 102013223935 A1 [0091]
DE 102009045491 A1 [0099]
WO 03/014833 A2 [0118]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Peter Shirley und Kenneth Chiu „A low distortion map between disc and square“ Journal of Graphics Tools, Band 2, Heft 3, Seiten 45–52 (1997) [0102]

Claims

Optisches Bauelement umfassend 1.1. einen ersten Spiegel (51) mit einer um eine zentrale Achse (53) herum angeordneten ersten Reflexionsfläche 1.1.1. wobei sich ein Schnitt der ersten Reflexionsfläche mit einer die zentrale Achse (53) enthaltenden Ebene in erster Näherung durch einen ersten Kegelschnitt beschreiben lässt, 1.1.2. wobei die erste Reflexionsfläche eine Erstreckung (l₁) in Richtung der zentralen Achse (53) und eine Erstreckung (b1) in Richtung radial zu dieser aufweist, und 1.2. einen zweiten Spiegel (52) mit einer um die zentrale Achse (53) herum angeordneten zweiten Reflexionsfläche, 1.2.1. wobei sich ein Schnitt der zweiten Reflexionsfläche mit einer die zentrale Achse (53) enthaltenden Ebene in erster Näherung durch einen zweiten Kegelschnitt beschreiben lässt, und 1.2.2. wobei die zweite Reflexionsfläche eine Erstreckung (l₂) in Richtung der zentralen Achse (53) und eine Erstreckung (b2) in Richtung radial zu dieser aufweist, 1.2.3. wobei für eine quadratisch gemittelte Abweichung (d1) der Form der ersten Reflexionsfläche vom ersten Kegelschnitt gilt: 0,01·c₁ ≤ d₁ ≤ 0,15·c₁, mit
und/oder₁ 1.2.4. wobei für eine quadratisch gemittelte Abweichung (d2) der Form der zweiten Reflexionsfläche vom zweiten Kegelschnitt gilt: 0,01·c₂ ≤ d₂ ≤ 0,15·c₂, mit
Optisches Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen Formen aufweisen, welche zu einer Abbildung eines Beleuchtungsprofils mit einer polygonalen Fläche in ein Beleuchtungsprofil mit einer kreisförmigen Fläche führen.
Optisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (51) als konkav gekrümmte Spiegelschale ausgebildet ist.
Optisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spiegel (52) als konvexe Spiegelschale ausgebildet ist.
Optisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen jeweils eine EUV-reflektierende Beschichtung aufweisen.
Optisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine diskrete Drehsymmetrie um die zentrale Achse (53).
Optisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnitt einer der Reflexionsflächen mit einer Ebene senkrecht zur zentralen Achse (53) um einen maximalen azimuthalen Unterschied (U₁ bzw. U₂) von einem Kreis abweicht, für den gilt: 0,02·c₁ ≤ U₁ ≤ 0,2·c₁ bzw. 0,02·c₂ ≤ U₂ ≤ 0,2·c₂.
Verwendung eines optischen Bauelements gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als Einkoppeloptik (41) zur Einkopplung von Beleuchtungsstrahlung (3) von einer Strahlungsquelle (2) in einen Scanner (45) einer Projektionsbelichtungsanlage (1).
Einkoppeloptik (41) mit einem optischen Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend 10.1. eine Strahlungsquelle (2) in Form eines Freie-Elektronenlasers (FEL), und 10.2. eine Beleuchtungsoptik (15) mit einem optischen Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend 11.1. eine Beleuchtungsoptik (15) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (11) und 11.2. eine Projektionsoptik (19) zur Projektion des Objektfeldes (11) in ein Bildfeld (22), 11.3. wobei die Beleuchtungsoptik (15) ein optisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie umfassend 12.1. ein optisches System gemäß Anspruch 11 und 12.2. eine Strahlungsquelle (2).
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements – Bereitstellen eines Retikels (12) und eines Wafers (24), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (12) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (24) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 12, – Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (24).
Bauelement hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 13.