DE102015226529A1

DE102015226529A1 - Abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld sowie Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen abbildenden Optik

Info

Publication number: DE102015226529A1
Application number: DE102015226529.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Schwab
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-22
Also published as: WO2017108813A1

Abstract

Eine abbildende Optik (7) für die Projektionslithografie dient zur Abbildung eines in einer Objektebene (5) liegenden Objektfeldes (4) in ein in einer Bildebene (9) liegendes Bildfeld (8). Im Objektfeld (4) ist ein in einer Objektverlagerungsrichtung (y’) verlagerbares Objekt anordenbar. Im Bildfeld (8) ist ein in einer Substratverlagerungsrichtung (y) verlagerbares Substrat anordenbar. Das Objektfeld (4) ist relativ zum Bildfeld (8) um eine Verlagerungsachse parallel zur Substratverlagerungsrichtung (y) und/oder um eine Bildnormalenachsen parallel zu einer Normalen (z) auf der Bildebene (9) verkippt. Der Winkel (αy) dieser Verkippung ist größer als 0,1°. Es resultiert eine abbildende Optik, bei der Bauraumanforderungen bezüglich weiterer Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage, deren Bestandteil die abbildende Optik ist, Rechnung getragen wird.

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 sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauelement.
Projektionsoptiken der eingangs genannten Art sind bekannt aus der DE 10 2012 212 753 A1 , aus der US 2010/0149509 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 Bauraumanforderungen bezüglich weiterer Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage, deren Bestandteil die abbildende Optik ist, Rechnung getragen wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Verkippung des Objektfeldes relativ zum Bildfeld um eine Verlagerungsachse parallel zur Substratverlagerungsrichtung bzw. um eine Bildnormalenachse parallel zu einer Normalen auf der Bildebene bauliche Freiheitsgrade schafft, die eine Unterbringung von Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage, deren Bestandteil die abbildende Optik ist, auch dann gewährleistet, wenn ohne derartige Verkippung ein Bauraumkonflikt entstehen würde. Das Objektfeld kann zusätzlich relativ zum Bildfeld um eine Achse verkippt sein, die senkrecht auf einer Ebene steht, die aufgespannt ist einerseits von der Substratverlagerungsrichtung und andererseits von der Bildnormalenachse. Eine Verkippung ausschließlich um eine derartige dritte Achse ist grundsätzlich bekannt beispielsweise aus der US 8 027 022 B2 oder der US 2009/0135510 A1 .
Die erfindungsgemäße Verkippung des Objektfeldes relativ zum Bildfeld um mindestens eine der Verkippungsachsen kann größer sein als 0,5°, kann etwa 1° betragen, kann größer sein als 1°, kann 1,6° betragen, kann größer sein als 5°, kann 9,7° betragen, kann größer sein als 10°, kann 11,2° betragen, kann größer sein als 15°, kann 19,95° betragen, kann größer sein als 20°, kann 25° betragen, kann größer sein als 25°, kann 30° betragen und kann auch größer sein als 30°.
Eine katoptrische Projektionsoptik nach Anspruch 2 lässt sich mit hoher Gesamtreflektivität und guten und die extremen Anforderungen der Projektionslithografie erfüllenden Abbildungseigenschaften realisieren.
Ausführungen nach den Ansprüchen 3 und 4 haben sich dabei als besonders geeignet herausgestellt. Die Projektionsoptik kann zwei NI-Spiegel, kann drei NI-Spiegel oder kann noch mehr NI-Spiegel aufweisen. Die Projektionsoptik kann ausschließlich mit NI-Spiegeln ausgeführt sein. Die Projektionsoptik kann mindestens zwei GI-Spiegel, mindestens drei GI-Spiegel, mindestens vier GI-Spiegel, mindestens fünf GI-Spiegel, mindestens sechs GI-Spiegel, kann sieben GI-Spiegel, kann mindestens acht oder auch noch mehr GI-Spiegel aufweisen.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 5 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die abbildende Optik bereits erläutert wurden. Insbesondere Bauraumkonflikte zwischen dem Objekthalter und der abbildenden Optik können vermieden werden.
Bei einem optischen System nach Anspruch 6 kann der Objekthalter an eine Verkippung des Objektfeldes relativ zum Bildfeld angepasst sein.
Die Vorteile einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das optische System bereits erläutert wurden.
Eine Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine EUV-Lichtquelle nach Anspruch 8, kann hinsichtlich ihrer Anordnung, insbesondere hinsichtlich ihrer Emissionsrichtung, angepasst sein an eine Verkippung des Objektfeldes relativ zum Bildfeld.
Es kann eine Projektionsbelichtungsanlage mit geringer Bauhöhe realisiert sein.
Die Vorteile eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 9 sowie eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Projektionsoptik und das optische System und die Projektionsbelichtungsanlage bereits erläutert wurden.
Hergestellt werden kann mit der Projektionsbelichtungsanlage insbesondere ein Halbleiter-Bauteil, beispielsweise ein Speicherchip.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 in einer Seitenansicht eine Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist, wobei ein Abbildungsstrahlengang für Hauptstrahlen und für obere und untere Komastrahlen mehrerer ausgewählter Feldpunkte dargestellt ist;
3 eine Ansicht auf die abbildende Optik nach 2, gesehen aus Blickrichtung III in 2;
4 schematisch in der Ansicht der abbildenden Optik nach 3 zusätzlich ein Lichtquellenmodul und eine Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage;
5 die abbildende Optik nach 2, gesehen aus Blickrichtung V in 2;
6 bis 8 in zu den 2, 3 und 5 ähnlichen Ansichten eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
9 bis 11 in zu den 2, 3 und 5 ähnlichen Ansichten eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage nach 1; und
12 bis 14 in zu den 2, 3 und 5 ähnlichen Ansichten eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik zum Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage nach 1.
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 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 rechteckförmig. Alternativ ist es auch möglich, das Objektfeld 4 und Bildfeld 8 gebogen beziehungsweise gekrümmt, also insbesondere teilringförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein Aspektverhältnis größer als 1. Das Bildfeld 8 hat eine längere Bildfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Bildfelddimension in der y-Richtung. Diese Bildfelddimensionen verlaufen längs der Bildfeldkoordinaten x und y. Objektfeldkoordinaten x’, y’, z’ (vgl. 2 ff) können gegenüber den Bildfeldkoordinaten x, y, z verkippt sein, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Für die Projektionsoptik 7 kann eines der in den Figuren 2ff. dargestellten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Die Projektionsoptik 7 ist anamorphotisch, hat also in der x-Richtung (Verkleinerungsmaßstab β_x in der xz-Ebene) einen anderen Verkleinerungsmaßstab als in der y-Richtung (Verkleinerungsmaßstab β_y in der yz-Ebene). In der x-Richtung hat die Projektionsoptik 7 einen Verkleinerungsmaßstab von 4. In der y-Richtung hat die Projektionsoptik 7 einen Verkleinerungsmaßstab von 8. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe für die Verkleinerung in der x-Richtung beziehungsweise für die Verkleinerung in der y-Richtung sind möglich, zum Beispiel 4×, 5× oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8×. Auch eine Ausführung der Projektionsoptik 7 mit gleichen derartigen Verkleinerungsmaßstäben einerseits in der xz-Ebene und andererseits in der yz-Ebene ist möglich.
Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 verkippt zur Objektebene 5 angeordnet, was nachfolgend noch näher erläutert wird. 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.
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.
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 und der y-Richtung gescannt. 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 und der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
2 zeigt das optische Design einer ersten Ausführung der Projektionsoptik 7. Dargestellt ist in der 2 der Strahlengang von Einzelstrahlen 15, die von mehreren in der 2 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 5,0° ein.
Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,55. Eine Eintrittspupille EP ist im Strahlengang des Abbildungslichts 3 vor dem Objektfeld 4 angeordnet. Es resultiert ein divergenter Verlauf der Hauptstrahlen 16 zwischen dem Objektfeld 4 und einem Spiegel M1 der Projektionsoptik 7.
Die Projektionsoptik 7 nach 2 hat insgesamt zehn Spiegel, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der Einzelstrahlen 15, ausgehend vom Objektfeld 4, mit M1 bis M10 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 acht Spiegel. Auch eine ungeradzahlige Spiegelanzahl ist bei der Projektionsoptik 7 möglich.
Dargestellt sind in der 2 die genutzten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M10. Diese Nutz-Reflexionsflächen werden in bekannter Weise von nicht dargestellten Spiegelkörpern getragen.
Bei der Projektionsoptik 7 nach 2 sind die Spiegel M1, M9 und M10 als Spiegel für normalen Einfall ausgeführt, also als Spiegel, auf die das Abbildungslicht 3 mit einem Einfallswinkel trifft, der kleiner ist als 45°. Insgesamt hat die Projektionsoptik 7 nach 2 also drei Spiegel M1, M9 und M10 für normalen Einfall. Diese Spiegel werden nachfolgend auch als NI-Spiegel bezeichnet.
Die Spiegel M2 bis M8 sind Spiegel für streifenden Einfall des Beleuchtungslichts 3, also Spiegel, auf die das Beleuchtungslicht 3 mit Einfallswinkeln auftritt, die größer sind als 60°. Ein typischer Einfallswinkel der Einzelstrahlen 15 des Abbildungslichts 3 auf den Spiegeln M2 bis M8 für streifenden Einfall liegt im Bereich von 80°. Insgesamt hat die Projektionsoptik 7 nach 2 genau sieben Spiegel M2 bis M8 für streifenden Einfall. Diese Spiegel werden nachfolgend auch als GI-Spiegel bezeichnet.
Die Spiegel M2 bis M8 reflektieren das Abbildungslicht 3 so, dass sich die Ausfallswinkel der Einzelstrahlen 15 auf den jeweiligen Spiegeln M2 bis M8 addieren.
Die Spiegel M1 bis M10 tragen eine die Reflektivität der Spiegel M1 bis M10 für das Abbildungslicht 3 optimierende Beschichtung. Hierbei kann es sich, insbesondere für die GI-Spiegel, um eine Ruthenium-Beschichtung, um eine Molybdän-Beschichtung oder um eine Molybdän-Beschichtung mit einer obersten Schicht aus Ruthenium handeln. Auch andere Beschichtungsmaterialien können zum Einsatz kommen. Bei den Spiegeln M2 bis M8 für streifenden Einfall kann eine Beschichtung mit beispielsweise einer Lage aus Molybdän oder Ruthenium zum Einsatz kommen. Die hoch reflektierenden Schichten insbesondere der Spiegel M1, M9 und M10 für normalen Einfall 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 M10 der Projektionsoptik 7 ergibt, beträgt R = 8,54 %.
Der Spiegel M10, also der im Abbildungsstrahlengang letzte Spiegel vor dem Bildfeld 8, hat eine Durchtrittsöffnung 17 zum Durchtritt des Abbildungslichts 3, das vom drittletzten Spiegel M8 hin zum vorletzten Spiegel M9 reflektiert wird. Der Spiegel M10 wird um die Durchtrittsöffnung 17 herum reflektiv genutzt. Alle anderen Spiegel M1 bis M9 haben keine Durchtrittsöffnung und werden in einem lückenlos zusammenhängenden Bereich reflektiv genutzt.
Wie oben schon angesprochen, ist das Objektfeld 4 relativ zum Bildfeld 8 verkippt angeordnet. Diese Verkippung lässt sich beschreiben durch eine Verkippung der Objektebene 5 relativ zur Bildebene 8. Die Objektebene 5 wird dabei aufgespannt von den Objektfeldkoordinaten x’, y’.
3 zeigt die Verkippung der Objektebene 5 um die y-Achse. Ein entsprechender Kippwinkel α_y beträgt gerundet 11,2°. Entsprechend sind die Koordinatenachsen x’, z’ in der Ansicht nach 3 gegenüber den Koordinatenachsen x und z verkippt. Die y’-Achse verläuft nicht senkrecht zur Zeichenebene der 3, was durch die nachfolgende Beschreibung noch deutlich wird.
Um die x-Achse ist die Objektebene 5 relativ zur Bildebene 9 nicht verkippt. Es gilt also α_x = 0°.
Aufgrund der Verkippung der Objektebene 5 um den Winkel α_y ergibt sich eine entsprechend um 11,2° verkippte Anordnung der Beleuchtungsoptik 6 und der Lichtquelle 2 relativ zur Bildebene 9, was in der 4 schematisch dargestellt ist.
5 verdeutlicht zudem, dass das Objektfeld 4 relativ zum Bildfeld 5 auch um die z-Achse verkippt ist, nämlich um einen Kippwinkel α_z = 1,6°. Entsprechend ergibt sich eine Verkippung der Koordinatenachsen x’, y’ in der 5 relativ zu den Windkoordinatenachsen x und y. Entsprechend steht auch die Koordinatenachse z’ nicht senkrecht auf der Zeichenebene der 5.
Die Objektverlagerungsrichtung y’ ist zur Substratverlagerungsrichtung y entsprechend dem Kippwinkel α_z etwa um 1,6° um die z-Achse verkippt.
Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, wird eine Verkippung der Hauptstrahlen 16 zur yz-Achse, die zunächst so groß ist wie die Verkippung des Objektfeldes 4, bei der Reflexion an den Spiegeln M1 bis M8 graduell zurückgeführt, so dass ab der Reflexion am Spiegel M8 die Hauptstrahlen 16 im Wesentlichen parallel zur yz-Ebene verlaufen.
Die Spiegel M1 bis M10 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 M10 als rotationssymmetrische Asphäre ausgeführt ist. Auch alle Spiegel M1 bis M10 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 M10 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 Verkleinerungsmaßstäbe β_x, β_y, die Größen des Bildfeldes in x- und y-Richtung, eine Bildfeldkrümmung sowie einen Blendenort. Diese Krümmung ist definiert als der inverse Krümmungsradius des Feldes.
Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13 mm und eine y-Erstreckung von 1,2 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 2 (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 M10 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 = α_x, TLB = α_y, TLC = α_z) 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, die zunächst um die x-Achse verkippt wurde, und um die z-Achse, die zunächst sowohl um die x-Achse als auch um die y-Achse verkippt wurde. Der Kippwinkel 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 eine Blendenfläche (mit der Blendenbezeichnung „AS“) tabelliert.
Eine Blende AS ist in einer Ebene E_AS im Abbildungslichtstrahlengang einerseits zwischen den Spiegeln M8 und M9 sowie andererseits zwischen den Spiegeln M9 und M10 angeordnet (vgl. 2). Die Projektionsoptik 7 kann weitere Blenden in diesen Abbildungslichtstrahlengängen, in weiteren Abbildungslichtstrahlengängen oder auf mindestens einen der Spiegel, beispielsweise auf dem Spiegel M9 oder M10, aufweisen.
Die fünfte Tabelle gibt die Transmissionsdaten der Spiegel M10 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. Diese Blende ist am Ort des Spiegels M10 angeordnet. Die Blende wird noch wie oben beschrieben dezentriert und verkippt. Die Blende AS kann als Aperturblende und/oder als Obskurationsblende ausgeführt sein. 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.
Eine Berandung einer Blendenfläche der Blende AS (vgl. auch die Tabelle 6 zur 2) ergibt sich durch Durchstoßpunkte an der Blendenfläche aller Strahlen des Beleuchtungslichts 3, die bildseitig an ausgewählten Feldpunkten mit einer vollen bildseitigen telezentrischen Apertur in Richtung der Blendenfläche propagieren. Zur Vorgabe der Berandung der Blendenfläche der Blende AS werden die Durchstoßpunkte an der Blendenfläche aller Strahlen des Beleuchtungslichts 3 verwendet, die bildseitig vom Feldmittelpunkt aus mit einer vollen bildseitigen telezentrischen Apertur in Richtung der Blendenfläche propagieren. Grundsätzlich kann bei der Blendendefinition auch eine andere Auswahl der verwendeten bildseitigen Feldpunkte erfolgen. Die vorstehend genannten Auswahlen „Feldmittelpunkt“ und „gesamtes Feld“ sind dabei die möglichen Extremsituationen.
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, y’) kleiner sein als in cross-Scanrichtung (x, x’).
Der nicht beleuchtete Obskurationsbereich in der Systempupille kann rund, elliptisch, quadratisch oder rechteckig sein. 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. 2

Tabelle 2 zu Fig. 2

Tabelle 3a zu Fig. 2

Tabelle 3b zu Fig. 2

Tabelle 3c zu Fig. 2

Tabelle 3d zu Fig. 2
Tabelle 4a zu Fig. 2
Tabelle 4b zu Fig. 2
Tabelle 5 zu Fig. 2

Tabelle 6 zu 2: Blenden-Polygon auf Fläche AS
Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,55. In einer Abbildungslicht-Ebene parallel zur xz-Ebene (Sagittalansicht nach 5) hat die Projektionsoptik 8 einen Verkleinerungsfaktor β_x von 4,00. In der hierzu senkrechten yz-Ebene (Meridionalebene nach 2) hat die Projektionsoptik 7 einen Verkleinerungsfaktor β_y von 8,00. Ein objektseitiger Hauptstrahlwinkel beträgt 5,5°. Dieser Winkel bezeichnet den Winkel eines Hauptstrahls eines zentralen Objektfeldpunktes zu einer Normalen auf die Objektebene 5.
Die Spiegel M1, M5, M7 und M10 haben negative Radiuswerte, sind also grundsätzlich Konkavspiegel. Die Spiegel M2 und M9 haben positive Radiuswerte, sind grundsätzlich also Konvexspiegel.
Die Spiegel M3, M4, M6 und M8 haben unterschiedliche Vorzeichen hinsichtlich ihrer x- und y-Radiuswerte, haben also eine Sattelflächen-Grundform.
Die Blende AS dient zur Vorgabe eines Abschnitts einer äußeren Randkontur der Pupille der Projektionsoptik 7. Diese Randkontur der Pupille liegt in der Blendenebene E_AS. Der durch die Blende AS vorgesehene Randkonturabschnitt überdeckt dabei einen Azimutwinkel um einen Durchstoßpunkt Z der Koordinatenachse z durch die Blendenebene E_AS, der bei einem Pupillenzentrum liegt. In diesem Azimut-Winkelbereich begrenzt die Blende AS ein Abbildungslicht-Teilbündel 3 _M9M10 im Strahlengang zwischen den Spiegeln M9 und M10. Im sonstigen Azimut-Winkelbereich hat die Blende AS keine Blendenwirkung für das Abbildungslicht 3, begrenzt also insbesondere nicht ein Abbildungslicht-Teilbündel 3 _M10W zwischen dem Spiegel M10 und dem Bildfeld 8, also dem Wafer 11. In diesem verbleibenden Azimut-Winkelbereich wird die Systempupille begrenzt durch andere Blenden.
Der Blenden-Azimutbereich, in dem die Blende AS das Abbildungslicht-Teilbündel 3 _M9M10 begrenzt, entspricht einem Azimutbereich um ein Zentrum der Pupille, der größer ist als 180°.
Die Blende AS ist plan, also in genau einer Ebene liegend ausgeführt.
Die Blende AS begrenzt in der der x-Richtung senkrecht zur Substratverlagerungsrichtung y beide extremen Randpositionen der äußeren Randkontur der Pupille.
Anhand der 6 bis 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 20 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 M10 sind wiederum als Freiformflächen-Spiegel ausgeführt, für die die vorstehend angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt. Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 20 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 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 3d zu Fig. 6

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

Tabelle 6 zu Fig. 6: Blenden-Polygon auf Fläche AS
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 20 beträgt 8,54 %.
Auch bei der Projektionsoptik 20 ist das Objektfeld 4 relativ zum Bildfeld 8 verkippt. Die Kippwinkel ergeben sich wiederum aus der Zeile „Objektebene“ in der Tabelle 4b und betragen absolut und gerundet: α_x = 0,02°, α_y ≈ 0 und α_z = 19,95°. Diese Verkippung wird besonders in der Zeichnung in der 8 deutlich, wo der Kippwinkel α_z, also die Verkippung um eine Achse parallel zur Koordinate z, gezeigt ist. 8 zeigt schematisch und gestrichelt den Retikelhalter 10a, der entsprechend der Verkippung der Objektverlagerungsrichtung y’ zur Bildverlagerungsrichtung y ebenfalls um den Winkel α_z verkippt um die z-Achse angeordnet ist. Eine Verkippung der Hauptstrahlen 16 zur yz-Ebene, die im Abbildungslichtstrahlengang zwischen dem Objektfeld 4 und dem Spiegel M1 ebenfalls 19,95° beträgt, wird bei den anschließenden Reflexionen an den Spiegeln M2 bis M10 graduell verringert, so dass die Hauptstrahlen 16 zwischen dem Spiegel M10 und dem Bildfeld praktisch parallel zur yz-Ebene verlaufen.
Bei der Projektionsoptik 20 verlaufen die Koordinatenachsen z und z’ praktisch parallel zueinander.
Anhand der 9 bis 11 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 M10 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 2 entsprechen.
Tabelle 1 zu Fig. 9
Tabelle 2 zu Fig. 9

Tabelle 3a zu Fig. 9

Tabelle 3b zu Fig. 9

Tabelle 3c zu Fig. 9

Tabelle 3d zu Fig. 9
Tabelle 4a zu Fig. 9
Tabelle 4b zu Fig. 9
Tabelle 5 zu Fig. 9

Tabelle 6 zu Fig. 9: Blenden-Polygon auf Fläche AS
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 21 beträgt 8,54 %.
Die Kippwinkel α_x, α_y, α_z, die die Verkippung des Objektfeldes 4 relativ zum Bildfeld 8 beschreiben, haben absolut und gerundet bei der Projektionsoptik 21 die folgenden Werte: α_x = 0, α_y = 11,2°, α_z = 9,7°. Das Objektfeld 4 ist relativ zum Bildfeld 8 also sowohl um eine Verlagerungsachse parallel zur Substratverlagerungsrichtung y als auch um eine Bildnormalenachse parallel zur Normalen z auf der Bildebene 9 verkippt.
Anhand der 12 bis 14 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 22 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 M10 sind wiederum als Freiformflächen-Spiegel ausgeführt, für die die vorstehend angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt. Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 22 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 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 3d zu Fig. 12

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

Tabelle 6 zu Fig. 12: Blenden-Polygon auf Fläche AS
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 22 beträgt 8,54 %.
Auch bei der Projektionsoptik 22 ist das Objektfeld 4 relativ zum Bildfeld 8 verkippt. Die Kippwinkel α_x, α_y und α_z betragen absolut und gerundet bei der Projektionsoptik 22: α_x = 0, α_y = 25°, α_z = 0,9°.
Einige Daten vorstehend beschriebener Projektionsoptiken sind in den nachfolgenden Tabellen I und II nochmals zusammengefasst. Die jeweils erste Spalte dient zur Zuordnung der Daten zum jeweiligen Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Tabelle I sind die optischen Parameter numerische Apertur (NA), Bildfeldausdehnung in x-Richtung (Fieldsize X), Bildfeldausdehnung in y-Richtung (Fieldsize Y), Bildfeldkrümmung (Field Curvature) und Gesamt-Reflektivität beziehungsweise Systemtransmission (Transmission) zusammengefasst.
In der nachfolgenden Tabelle II sind die Parameter „Abfolge des Spiegeltyps“ (Mirror Type Order), „Abfolge der Spiegel-Umlenkwirkung“ (Mirror Rotation Order), „Brechkraftabfolge in der xz-Ebene“ (x Power Order) sowie „Brechkraftabfolge in der yz-Ebene“ (y Power Order) angegeben. Diese Abfolgen beginnen jeweils mit dem letzten Spiegel im Strahlengang, folgen also der umgekehrten Strahlrichtung. Beispielsweise bezieht sich die Abfolge „R0RRRRRRRL“ auf die Umlenkwirkung in der Reihenfolge M10 bis M1 bei der Ausführung nach 2.
Tabelle I
Tabelle II
Beim Spiegeltyp bezieht sich die Angabe „N“ auf einen normal incidence (NI)-Spiegel und die Bezeichnung „G“ auf einen grazing incidence (GI)-Spiegel. Bei den Brechkraftabfolgen steht „+“ für eine konkave und „–“ für eine konvexe Spiegelfläche. Beim Vergleich der Brechkraftabfolgen in x und y ist zu sehen, dass alle Ausführungsbeispiele mit Ausnahme der Ausführung nach 12 die gleichen Brechkraftabfolgen haben. Bei der Ausführung nach 12 bis 14, also der Projektionsoptik 22, hat der Spiegel M5 eine konvexe Spiegelfläche in x-Richtung, wohingegen diese Spiegelfläche für alle anderen Projektionsoptiken-Ausführungsbeispiele konkav ist. Die Spiegel mit unterschiedlichen Vorzeichen der Brechkraft in x und y stellen Sattelflächen bzw. torische Flächen dar.
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 mit Hilfe 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]
US 8027022 B2 [0005]
US 2009/0135510 A1 [0005]
WO 2012/126867 A [0042]
DE 10155711 A [0042]
US 20070058269 A1 [0058]

Claims

Abbildende Optik (7; 20; 21; 22) für die Projektionslithographie zur Abbildung eines in einer Objektebene (5) liegenden Objektfeldes (4), in dem ein in einer Objektverlagerungsrichtung (y’) verlagerbares Objekt (10) anordenbar ist, in ein in einer Bildebene (9) liegendes Bildfeld (8), in dem ein in einer Substratverlagerungsrichtung (y) verlagerbares Substrat (11) anordenbar ist, – wobei das Objektfeld (4) relativ zum Bildfeld (8) – um eine Verlagerungsachse parallel zur Substratverlagerungsrichtung (y) und/oder – um eine Bildnormalenachse parallel zu einer Normalen (z) auf der Bildebene (9) – um einen Winkel (α_y, α_z) verkippt ist, der größer ist als 0,1°.
Abbildende Optik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine katoptrische Ausführung.
Abbildende Optik nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens einen NI-Spiegel.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens einen GI-Spiegel.
Optisches System – mit einer Projektionsoptik (7; 20; 21; 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in dem das Objektfeld (4) angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 5 mit einem Objekthalter (10a), der über einen Objektverlagerungsantrieb (10b) längs der Objektverlagerungsrichtung (y’) antreibbar ist, wobei der Objekthalter (10a) – um die Verlagerungsachse parallel zur Substratverlagerungsrichtung (y) und/oder um die Bildnormalenachse parallel zur Normalen (z) auf der Bildebene (9) – um einen Winkel (α_y, α_z) verkippt ist, der größer ist als 0,1°.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System nach einem der Ansprüche 5 oder 6.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine EUV-Lichtquelle.
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, – Erzeugen einer Mikro- beziehungsweise Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 9.