DE102017201520B4

DE102017201520B4 - Projektionsoptik, Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Bauelementen

Info

Publication number: DE102017201520B4
Application number: DE102017201520.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Schwab
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: DE102017201520A1

Abstract

Projektionsoptik (7) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) dadurch gekennzeichnet, dass ein kreisringsegmentförmiger Bereich eines in einer Objektebene (5) angeordneten Retikels (10) auf einen rechteckigen Bereich eines in einer Bildebene (9) angeordneten Wafers (11) abgebildet wird.

Description

Beschrieben wird ein Retikel mit einem ringförmigen Substrat für die Mikrolithographie sowie eine Retikel-Einrichtung mit einem derartigen Retikel und einem Retikelhalter. Die Erfindung betrifft eine Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements.
Bei der Belichtung eines Wafers in einer Projektionsbelichtungsanlage werden die Dies üblicherweise entlang eines mäanderförmigen Weges gescannt. Hierbei muss die Waferstage mehrfach beschleunigt und abgebremst werden.
Ein Retikel mit einem ringförmigen Substrat ermöglicht es, eine Diesequenz in einem Zug über eine gesamte Waferlänge zu belichten. Ein entsprechendes Retikel erlaubt insbesondere einen kontinuierlichen Scanbetrieb.
Gemäß einem Aspekt ist auf dem Substrat eine Mehrzahl von separaten Retikel-Feldern angeordnet. Die Anzahl der separaten Retikel-Felder beträgt insbesondere mindestens 2, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 4, insbesondere mindestens 5. Sie beträgt üblicherweise weniger als 100, insbesondere weniger als 50.
Die Retikel-Felder sind jeweils kreisringsegmentförmig ausgebildet.
Sie können durch schmale Zwischenbereiche voneinander getrennt sein. Sie können auch direkt aneinander angrenzend auf dem Substrat angeordnet sein. Die Retikel-Felder können insbesondere jeweils dieselben Abmessungen aufweisen. Sie können insbesondere äquidistant über den Umfang des ringförmigen Substrats verteilt sein.
Sie können auch unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Bei dem Retikel handelt es sich insbesondere um ein rotierbares Mehrfachretikel.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist das Substrat einen mittleren Radius (Rf) von mindestens 10 cm, insbesondere mindestens 15 cm, insbesondere mindestens 20 cm, insbesondere mindestens 25 cm auf. Der mittlere Radius (Rf) des Substrats beträgt insbesondere höchstens 100 cm, insbesondere höchstens 50 cm.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist das Substrat eine Breite (b) von mindestens 2 cm, insbesondere mindestens 5 cm, insbesondere mindestens 8 cm, insbesondere mindestens 10 cm auf. Die Breite (b) des Substrats beträgt insbesondere höchstens 30 cm, insbesondere höchstens 20 cm. Die Breite (b) des Substrats entspricht seiner Erstreckung in Cross-Scan-Richtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt sind auf dem Substrat abzubildende Strukturen angeordnet, welche eine in Radialrichtung variierende Strukturbreite aufweisen. Die abzubildenden Strukturen weisen insbesondere einen in Radialrichtung variierenden Linienabstand auf. Die Radialrichtung entspricht hierbei der Cross-Scan-Richtung. Diese wird auch als Feldrichtung bezeichnet.
Die abzubildenden Strukturen des Retikels sind insbesondere feldabhängig. Sie weisen insbesondere eine feldabhängige Größe auf. Hierunter sei verstanden, dass die Größe der abzubildenden Strukturen abhängig davon ist, in welchen Bereich des Retikel-Feldes, insbesondere an welcher Position in Feldrichtung, die jeweiligen Strukturen angeordnet sind.
Weiterhin beschrieben wird eine Retikel-Einrichtung mit einem Retikel gemäß der vorhergehenden Beschreibung und einem Retikelhalter zur Anordnung des Retikels im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage.
Gemäß einem Aspekt weist der Retikelhalter eine Verlagerungseinrichtung zur Rotation des Retikels in einer Retikelebene auf. Das Retikel ist somit mittels des Retikelhalters rotierbar gelagert. Die Rotationsachse fällt hierbei mit der Symmetrieachse des ringförmigen Substrats zusammen.
Das Retikel ist insbesondere gleichförmig verlagerbar. Es kann auch intermittierend, insbesondere schrittweise rotierend, verlagerbar sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine Projektionsoptik zur Abbildung eines Retikel-Feldes eines Retikels gemäß der vorhergehenden Beschreibung auf ein Waferfeld, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsoptik gelöst, bei welcher ein kreisringsegmentförmiger Bereich eines in einer Objektebene angeordneten Retikels auf einen rechteckigen Bereich eines in einer Bildebene angeordneten Wafers abgebildet wird.
Die Projektionsoptik dient insbesondere zur Abbildung eines Bereichs eines in einer Objektebene angeordneten Retikels auf einen Bereich eines in einer Bildebene angeordneten Wafers.
Mit Hilfe der Projektionsoptik lassen sich insbesondere die feldabhängigen abzubildenden Strukturen in feldunabhängige Strukturen auf den Wafer abbilden. Die Projektionsoptik ermöglicht es, feldabhängige elliptische Pupillen in der Objektebene in feldunabhängige runde Pupillen in der Bildebene abzubilden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Projektionsoptik derart ausgebildet, dass die Objektebene relativ zur Bildebene verkippt angeordnet ist. Der Kippwinkel zwischen der Objektebene und der Bildebene beträgt insbesondere mindestens 5°, insbesondere mindestens 10°. Er beträgt vorzugsweise höchstens 30°, insbesondere höchstens 20°.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Projektionsoptik eine Mehrzahl von strahlungsreflektierenden Elementen, wobei mindestens eines der strahlungsreflektierenden Elemente eine kreiszylinderabschnittsförmige strahlungsreflektierende Oberfläche aufweist.
Dies trägt dazu bei, einen kreisringsegmentförmigen Bereich in der Objektebene in einen rechteckigen Bereich in der Bildebene abzubilden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Retikel-Einrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung und einer Projektionsoptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen der Retikel-Einrichtung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Bauelementen zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die folgenden Merkmale gelöst:

- Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß der vorhergehenden Beschreibung,
- Abbilden eines Bereichs des Retikels auf einem Bereich des Wafers,
- Rotieren des Retikels mittels der Verlagerungseinrichtung.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Retikel während der Abbildung auf den Wafer gleichmäßig rotiert. Hierdurch werden lineare Beschleunigungs- oder Abbremsvorgänge vermieden. Das Retikel wird insbesondere mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotiert. Hierdurch lässt sich der Durchsatz der Projektionsbelichtungsanlage steigern.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung mikro- oder nanostrukturierter Bauelemente mit einer höheren Präzision.
In den Druckschriften US 4933714 A , US 5289231 A und US 5434424 A werden dazu Projektionsbelichtungsanlagen offenbart, innerhalb derer Retikel mit kreisringförmigen Substraten auf kreisringförmige photosensible Platten abgebildet oder aufbelichtet werden.
Weitere Details und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:

1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage,
2 schematisch eine alternative Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage,
3 schematisch eine Ausschnittsvergrößerung des Belichtungsfeldes und des Waferfeldes der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 2,
4 schematisch eine exemplarische Darstellung eines Retikels für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 2,
5 und 6 schematisch den Strahlengang in der Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 2 in zwei senkrecht aufeinander stehenden Meridionalebenen,
7 eine schematische Darstellung eines typischen Scanwegs einer Belichtung eines Wafers gemäß dem Stand der Technik, und
8 schematisch einen exemplarischen Scanweg bei der Belichtung des Wafers gemäß dem vorliegenden Verfahren.

Im Folgenden werden zunächst die allgemeinen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 beschrieben. Diese Beschreibung ist nicht einschränkend zu verstehen.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Strahlungsquelle 2 für Beleuchtungsstrahlung beziehungsweise Abbildungsstrahlung 3. Bei der Strahlungsquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle, die Strahlung in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Bei der Strahlungsquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Strahlungsquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder um eine Strahlungsquelle 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 Laserstrahlungsquellen und/oder LED-Strahlungsquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für die in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungsstrahlung 3 möglich. Ein Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung der Beleuchtungsstrahlung 3 von der Strahlungsquelle 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 Bildfeld 8 ist insbesondere rechteckförmig und erstreckt sich in der xy-Ebene. Das Objektfeld 4 kann gebogen beziehungsweise gekrümmt, also insbesondere ringsegmentförmig ausgebildet sein. Das Belichtungsfeld kann auch in Crossscanrichtung gekrümmt sein.
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' können gegenüber den Bildfeldkoordinaten x, y, z verkippt sein, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Für die Projektionsoptik 7 kann das in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel 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 8. In der y-Richtung hat die Projektionsoptik 7 im Mittel 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 4x, 5x oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8x. 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 20 getragen. Der Retikelhalter 20 wird von einem Retikelverlagerungseinrichtung 21 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 Substratverlagerungseinrichtung 22 verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 der Beleuchtungsstrahlung 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 der Beleuchtungsstrahlung 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. Das Retikel 10 wird hierbei insbesondere gleichmäßig verlagert, insbesondere rotiert, insbesondere mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotiert. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben. 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 21 und 22.
Die 5 und 6 zeigen das optische Design einer Ausführung der Projektionsoptik 7 in der yz-Ebene (5) und der xz-Ebene (6). Dargestellt ist in den 5 und 6 der Strahlengang von Einzelstrahlen 15, die von mehreren in der 2 zueinander in der y'-Richtung beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen.
Ausgehend vom Objektfeld 4 schließt der Hauptstrahl 16 eines zentralen Objektfeldpunktes mit einer Normalen auf die Objektebene 5 einen Winkel CRAO von 6,34° ein.
Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,35.
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 5 und 6 hat insgesamt sechs Spiegel, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der Einzelstrahlen 15, ausgehend vom Objektfeld 4, mit M1 bis M6 durchnummeriert sind. Die Projektionsoptik 7 ist eine rein katoptrische Optik. Die abbildende Optik 7 kann auch eine andere Spiegelanzahl haben, beispielsweise vier Spiegel, acht Spiegel oder zehn Spiegel. Auch eine ungeradzahlige Spiegelanzahl ist bei der Projektionsoptik 7 möglich.
Dargestellt sind in der 2 die genutzten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M6. Diese Nutz-Reflexionsflächen werden in bekannter Weise von nicht dargestellten Spiegelkörpern getragen.
Bei der Projektionsoptik 7 sind sämtliche der Spiegel M1 bis M6 als Spiegel für normalen Einfall ausgeführt, also als Spiegel, auf die das Abbildungslicht 3 mit einem Einfallswinkel trifft, der kleiner ist als 45°. Die Spiegel werden auch als NI-Spiegel (normal incidence Spiegel) bezeichnet.
Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Alternative kann die Projektionsoptik 7 auch Spiegel für streifenden Einfall der Beleuchtungsstrahlung 3, also Spiegel, auf die Beleuchtungsstrahlung 3 mit Einfallswinkeln auftritt, die größer sind als 60° aufweisen. Diese Spiegel werden auch als GI-Spiegel (grazing incidence Spiegel) bezeichnet.
Die Spiegel M2 und M4 sind in x-Richtung voneinander beabstandet.
Bei den Spiegeln M2 und M4 handelt es sich um Zylinderspiegel. Sie weisen insbesondere in der yz-Ebene eine Krümmung auf. In der xz-Ebene sind sie im Wesentlichen plan ausgebildet.
Im Bereich des Spiegels M4 liegt ein Zwischenbild.
Zwischen den Spiegeln M2 und M3 liegt eine Pupillenebene PE1.
Zwischen den Spiegeln M5 und M6 liegt eine Pupillenebene PE2.
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 9. Die Objektebene 5 wird dabei aufgespannt von den Objektfeldkoordinaten x', y'.
6 zeigt die Verkippung der Objektebene 5 um die y-Achse. Ein entsprechender Kippwinkel β_y liegt im Bereich von 5° bis 30°, insbesondere im Bereich von 8° bis 15°.
Um die x-Achse ist die Objektebene 5 relativ zur Bildebene 9 nicht verkippt. Es gilt also β_x = 0°.
Die Spiegel M1 bis M6 können als nicht durch rotationssymmetrische Funktionen beschreibbare Freiformflächen ausgeführt sein. Es sind auch andere Ausführungen der Projektionsoptik 7 möglich, bei denen mindestens einer der Spiegel M1 bis M6 als rotationssymmetrische Asphäre ausgeführt ist. Auch alle Spiegel M1 bis M6 können als derartige Asphären ausgeführt sein.
Eine Freiformfläche kann durch folgende Freiformflächengleichung (Gleichung 1) beschrieben werden: $\begin{array}{l} Z = \frac{c_{x} x^{2} + c_{y} y^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k_{x}) {(c_{x} x)}^{2} - (1 + k_{y}) {(c_{y} y)}^{2}}} \\ \begin{array}{l} + C_{1} x + C_{2} y \\ + C_{3} x^{2} + C_{4} xy + C_{5} y^{2} \\ + C_{6} x^{3} + \dots + C_{9} y^{3} \\ + C_{10} x^{4} + \dots + C_{12} x^{2} y^{2} + \dots + C_{14} y^{4} \\ + C_{15} x^{5} + \dots + C_{20} y^{5} \\ + C_{21} x^{6} + \dots + C_{24} x^{3} y^{3} + \dots + C_{27} y^{6} \\ + \dots \end{array} \end{array}$
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.
Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von 13 mm und eine y-Erstreckung von 0,8 mm. Die Projektionsoptik 7 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 3 von 13,5 nm.
Blenden S_x, S_y sind im Abbildungslichtstrahlengang einerseits zwischen den Spiegeln M5 und M6 sowie andererseits auf dem Spiegel M6 angeordnet. Die Projektionsoptik 7 kann weitere Blenden aufweisen.
Die Blenden S_x, S_y dienen zur Vorgabe eines Abschnitts einer äußeren Randkontur der Pupille der Projektionsoptik 7.
Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,35. In einer Abbildungslicht-Ebene parallel zur xz-Ebene (Sagittalansicht nach 6) hat die Projektionsoptik 7 einen Verkleinerungsfaktor β_x von 4. In der hierzu senkrechten yz-Ebene (Meridionalebene nach 5) hat die Projektionsoptik 7 im Mittel einen Verkleinerungsfaktor β_y von 8. Ein objektseitiger Hauptstrahlwinkel beträgt 0,83°. Dieser Winkel bezeichnet den Winkel eines Hauptstrahls eines zentralen Objektfeldpunktes zu einer Normalen auf die Objektebene 5.
Die Spiegel M1, M3 und M4 haben negative Radiuswerte, sind also grundsätzlich Konkavspiegel. Der Spiegel M5 hat positive Radiuswerte, ist also grundsätzlich ein Konvexspiegel.
Die Spiegel M2 und M4 sind Plan-Konvexspiegel. Sie weisen insbesondere eine konvexe zylinderförmige Reflexionsfläche auf.
In 2 ist eine alternative, stark schematisch vereinfachende Darstellung der Projektionsbelichtungsanlage 1 gezeigt. Anhand der 2 werden im Folgenden weitere Details, insbesondere des Retikels 10, beschrieben.
Nicht im Detail wiedergegeben sind in der 2 die Einzelheiten des Beleuchtungssystems 31, welches die Strahlungsquelle 2 und die Beleuchtungsoptik 6 umfasst. Das Beleuchtungssystem 31 dient zur Beleuchtung des Objektfeldes 4, welches auch als Belichtungsfeld bezeichnet wird, in der Objektebene 5.
Das Objektfeld 4 wird mittels der Projektionsoptik 7 in das Bildfeld 8, welches auch als Waferfeld bezeichnet wird, abgebildet.
Einzelheiten des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung 3 sind in der 2 nicht dargestellt.
Ebenfalls nicht wiedergegeben ist in der 2 die Tatsache, dass es sich bei dem Retikel 10 um ein reflektierendes Retikel handelt.
Das Retikel 10 weist ein kreisringförmiges Substrat auf. Auf dem Substrat sind vier separate Retikel-Felder 32₁ bis 32₄ angeordnet. Eine andere Anzahl an Retikel-Feldern ist ebenso möglich. Die Retikel-Felder 32i, 32j sind jeweils durch einen Zwischenbereich 33 voneinander getrennt. Sie können prinzipiell auch direkt aneinander angrenzend auf dem Substrat angeordnet sein.
Das Retikel 10 ist um eine Rotationsachse 34 rotierbar gelagert. Die Details der Retikelverlagerungseinrichtung 21 oder des Retikelhalters 20 sind in der 2 nicht dargestellt.
Beim Retikel 10 handelt es sich um ein rotierendes beziehungsweise ein rotierbares Mehrfachretikel. Es handelt sich insbesondere um ein endloses Mehrfachretikel.
Das Retikel 10 erlaubt einen kontinuierlichen Scanbetrieb.
Das mittels der Projektionsoptik 7 in das Bildfeld 8 abgebildete Objektfeld 4 ist kreisringabschnittförmig ausgebildet. Es wird insbesondere von zwei konzentrischen Kreisbogenabschnitten und zwei vom Mittelpunkt dieser Kreisbögen radial verlaufenden Geraden begrenzt.
Wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, wird das kreisringabschnittsförmige Objektfeld 4 mittels der Projektionsoptik 7 in ein rechteckiges Bildfeld 8 abgebildet.
Dies ist im Detail noch einmal schematisch in der 3 dargestellt.
Wie in der 3 schematisch verdeutlicht ist, weist das Beleuchtungssystem 31 zur Beleuchtung des Objektfeldes 4 eine feldabhängige Pupille auf Es weist insbesondere eine in Radialrichtung variierende Pupille auf Die Pupille des Beleuchtungssystems 31 ist insbesondere elliptisch ausgebildet und weist eine in Radialrichtung variierende Exzentrizität auf Die Radialrichtung wird auch als x-Richtung, Crossscanrichtung oder Feldrichtung bezeichnet. Die y-Richtung entspricht der Scanrichtung.
Exemplarisch dargestellt sind die Pupillen 351, 352 und 353 an drei Objektfeldpunkten O1, O2 und O3.
Wie in der 3 ebenfalls schematisch dargestellt ist, weisen die Strukturen 37 auf dem Retikel 10 eine feldabhängige Größe auf. Sie weisen insbesondere eine in Feldrichtung variierende Linienbreite und/oder einen in Feldrichtung variierenden Linienabstand auf.
Die Projektionsoptik 7 weist einen über die Feldrichtung variierenden Abbildungsmaßstab auf. Insbesondere der Abbildungsmaßstab in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, variiert über das Objektfeld 4, insbesondere in x-Richtung.
Der Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 7 in x-Richtung beträgt 1:8 Die Projektionsoptik 7 ist somit verkleinernd ausgebildet. Der Abbildungsmaßstab in y-Richtung ist feldabhängig.
Aufgrund der Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik 7 ist die Pupille im Bildfeld 8 feldunabhängig. Zur Verdeutlichung sind die Pupillen 36₁, 36₂ und 36₃ an drei Bildfeldpunkten B1, B2, B3 in der 3 exemplarisch dargestellt.
In der 4 ist noch einmal eine alternative Ausführung des Retikels 10 isoliert dargestellt. In der 4 ist ein Retikel 10 mit fünf Retikelfeldern 32₁ bis 32₅ dargestellt. Die Retikelfelder 32i sind jeweils direkt an die benachbarten Retikelfelder 32j, 32k angrenzend auf dem Substrat angeordnet. Das Retikel 10 weist einen mittleren Radius Rf von beispielsweise 216 mm auf. Es weist eine Breite b von 104 mm auf.
In der 7 ist ein üblicher Scanweg 40 auf einem Wafer 41 dargestellt. Der Scanweg 40 ist mäanderförmig. Dies hat zur Folge, dass der Waferhalter 12 von Die zu Die beschleunigt und abgebremst werden muss. Das Retikel 10 wird hierbei jeweils von Die zu Die abwechselnd von Oberkante zu Unterkante beziehungsweise von Unterkante zu Oberkante gescannt.
In der 8 ist schematisch der neue Scanweg 42 dargestellt. Der neue Scanweg 42 weist längere geradlinige Abschnitte auf. Die geradlinigen Abschnitte können sich über den gesamten Durchmesser des Wafers 41 erstrecken. Sie können eine Länge von mindestens 20 cm, insbesondere mindestens 30 cm, insbesondere mindestens 40 cm aufweisen. Sie können prinzipiell beliebig lang sein. Mit dem vorhergehend beschriebenen optischen System kann insbesondere eine Diesequenz in einem Zug über die gesamte Waferlänge belichtet werden.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ermöglicht somit die Belichtung von im Wesentlichen beliebig großen Wafern. Sie ermöglicht insbesondere die Belichtung von Wafern mit einem Durchmesser von mehr als 20 cm, insbesondere mehr als 30 cm, insbesondere mehr als 40 cm.
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. Hierbei wird das Retikel 10 rotiert. Das Retikel 10 wird insbesondere gleichmäßig, das heißt mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotiert. Es kann auch intermittierend rotiert werden.
Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:

1. Retikel (10) für die Mikrolithographie umfassend ein ringförmiges Substrat.
2. Retikel (10) gemäß Ausführung 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat eine Mehrzahl von separaten Retikel-Feldern (32) angeordnet ist.
3. Retikel (10) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat einen mittleren Radius (Rf) von mindestens 10 cm aufweist.
4. Retikel (10) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Breite (b) von mindestens 2 cm aufweist.
5. Retikel (10) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungen, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat abzubildende Strukturen (37) angeordnet sind, welche eine in Radialrichtung variierende Strukturbreite aufweisen.
6. Retikel-Einrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend
- 6.1 ein Retikel (10) gemäß einem der Ausführungen 1 bis 5 und
- 6.2 einen Retikelhalter (20) zur Anordnung des Retikels (10) im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage (1).
7. Retikel-Einrichtung gemäß Ausführung 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Retikelhalter (20) eine Verlagerungseinrichtung (21) zur Rotation des Retikels (10) in einer Retikelebene (20) aufweist.
8. Projektionsoptik (7) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) dadurch gekennzeichnet, dass ein kreisringsegmentförmiger Bereich eines in einer Objektebene (5) angeordneten Retikels (10) auf einen rechteckigen Bereich eines in einer Bildebene (9) angeordneten Wafers (11) abgebildet wird.
9. Projektionsoptik (7) gemäß Ausführung 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektebene (5) relativ zur Bildebene (9) verkippt angeordnet ist.
10. Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie umfassend
- 10.1 ein Beleuchtungssystem (31) zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (4),
- 10.2 eine Retikel-Einrichtung gemäß einem der Ausführungen 6 bis 7 und
- 10.3 eine Projektionsoptik (7) gemäß einem der Ausführungen 8 bis 9.
11. Verfahren zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Bauelementen umfassend die folgenden Schritte:
- 11.1 Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Ausführung 10,
- 11.2 Abbilden eines Bereichs des Retikels (10) auf einen Bereich des Wafers (11),
- 11.3 Rotieren des Retikels (10) mittels der Verlagerungseinrichtung (21).
12. Verfahren gemäß Ausführung 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Retikel (10) gleichmäßig rotiert wird.
13. Bauelement hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ausführungen 11 bis 12.

Claims

Projektionsoptik (7) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) dadurch gekennzeichnet, dass ein kreisringsegmentförmiger Bereich eines in einer Objektebene (5) angeordneten Retikels (10) auf einen rechteckigen Bereich eines in einer Bildebene (9) angeordneten Wafers (11) abgebildet wird.
Projektionsoptik (7) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektebene (5) relativ zur Bildebene (9) verkippt angeordnet ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie umfassend 3.1 ein Beleuchtungssystem (31) zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (4), 3.2 eine Retikeleinrichtung und 3.3 eine Projektionsoptik (7) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, die Retikeleinrichtung umfassend ein Retikel (10) für die Mikrolithographie und umfassend einen Retikelhalter (20) zur Anordnung des Retikels (10) im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage (1), das Retikel (10) umfassend ein ringförmiges Substrat.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Retikelhalter (20) eine Verlagerungseinrichtung (21) zur Rotation des Retikels (10) in einer Retikelebene aufweist.
Verfahren zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Bauelementen umfassend die folgenden Schritte: 5.1 Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 4, 5.2 Abbilden eines Bereichs des Retikels (10) auf einen Bereich des Wafers (11), 5.3 Rotieren des Retikels (10) mittels der Verlagerungseinrichtung (21).
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Retikel (10) gleichmäßig rotiert wird.