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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Erzeugung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil.
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Beleuchtungsoptiken für die Projektionslithographie sind bekannt aus der
WO 2009/135586 A1 , der
WO 2005/026843 A , der
EP 1 262 836 A und der
US 2009/0116093 A1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie so weiter zu bilden, dass ein Beleuchtungssetting an gegenüber einer Objektverlagerungsrichtung verkippte Objektstrukturen angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, ein Konzept zur Drehung eines Beleuchtungssettings, welches grundsätzlich aus dem Bereich der Projektionslithographie mit im Vergleich zu EUV längeren Beleuchtungswellenlängen, die für optische Komponenten transmittiert werden können, bereits bekannt ist, auch auf die EUV-Projektionsbelichtungs-technik zu übertragen. Ein Beispiel für eine Beleuchtungsoptik, die gegenüber EUV längere Wellenlängen und insbesondere Wellenlängen von mindestens 193 nm nutzt, gibt die
US 5,636,005 .
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Der Settingrotator kann mit ausschließlich reflektierenden Komponenten aufgebaut sein. Zur Optimierung eines Durchsatzes können reflektierende Flächen des Settingrotators hochreflektierend beschichtet sein. Zumindest einige der Beleuchtungslicht-Reflexionen am Settingrotator können als Reflexionen unter streifendem Einfall ausgeführt sein, also als Reflexionen mit Einfallswinkeln, die größer sind als 45°. Zusätzlich kann der Settingrotator eine Abbildungsoptik aufweisen. Der Settingrotator kann insbesondere eine erste Pupillenebene der Beleuchtungsoptik in eine nachgeordnete zweite Pupillenebene abbilden.
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Eine Ausgestaltung des Settingrotators nach Anspruch 2 hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Es kann eine Konfiguration gewählt werden, die eine Umsetzung des Konzeptes eines Dove-Prismas auf reflektierende Komponenten darstellt. Ein Dove-Prisma ist beispielsweise bekannt aus der
WO 2012/160061 A1 .
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Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 3, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 4, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 5 sowie eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 6 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Beim optischen System nach Anspruch 3 kann es sich um eine Baugruppe für eine Projektionsbelichtungsanlage vom Scannertyp, insbesondere vom Typ „EUV-Scanner“, handeln. Bei dem hergestellten Bauteil kann es sich um einen Mikrochip, insbesondere um einen hochintegrierten Speicherchip, handeln.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie; und
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2 einen Settingrotator zum Verschwenken eines Beleuchtungssettings zur Beleuchtung eines Objektfeldes als Bestandteil einer Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie.
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Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. 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. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine EUV-Lichtquelle vom Typ „Plasmaerzeugung durch Gasentladung (Gasdischarge produced Plasma, GDP)“, vom Typ „Laserinduzierte Plasmaerzeugung (Laser produced Plasma, LPP)“ oder um eine synchrotronbasierte EUV-Lichtquelle, beispielsweise um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL), handeln. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
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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 bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet.
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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.
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Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind rechteckförmig. Alternativ ist es auch möglich, das Objektfeld 4 und Bildfeld 8 gebogen bzw. gekrümmt, also insbesondere teilringförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein xy-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
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Abgebildet wird mit der Projektionsoptik 7 ein Objekt in Form eines mit dem Objektfeld 4 zusammenfallenden Ausschnitts 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.
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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- bzw. Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
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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.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
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Mit der Beleuchtungsoptik 6 wird das gesamte Bündel des Beleuchtungslichts 3 so konditioniert, dass das Objektfeld 4 mit einer vorgegebenen Beleuchtungswinkelverteilung ausgeleuchtet wird, die auch als Beleuchtungssetting bezeichnet ist. Charakteristisch für das Beleuchtungssetting ist eine Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 6, die zu einer Pupillenebene der nachfolgenden Projektionsoptik 7 konjugiert ist. Bei dem Beleuchtungssetting kann es sich um ein zu einer Hauptpropagationsrichtung des Beleuchtungslichtbündels hin zum Objektfeld 4 nichtrotationssymmetrisches Setting handeln. Es resultiert eine entsprechend um ein Zentrum der Pupille nichtrotationssymmetrische Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts über die Pupille.
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Teil der Beleuchtungsoptik 6 ist ein Settingrotator 15. Letzterer ist zwischen einer ersten Pupillenebene 16 und einer zweiten Pupillenebene 17 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 angeordnet.
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Der Settingrotator 15 dient zum Schwenken des jeweiligen Beleuchtungssettings um eine in der Hauptpropagationsrichtung 18 des Beleuchtungslichts 3 verlaufende Schwenkachse um einen vorgegebenen Schwenkwinkel α.
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2 zeigt Details des Settingrotators 15. Gezeigt ist der Strahlengang eines Beleuchtungslicht-Teilbündels 19, welches von einem Punkt in der ersten Pupillenebene 16 ausgeht. Der Settingrotator 19 hat ein Spiegel-Prisma 20 aus Metall mit einer ersten spiegelnden Eingangsfläche 21 und einer zweiten spiegelnden Ausgangsfläche 22. Das Beleuchtungslicht-Teilbündel 19 wird von der Eingangsfläche 21 mit einem Einfallswinkel von etwa 55° hin zu einem Umlenkspiegel 23 des Settingrotators 15 reflektiert. Vom Umlenkspiegel 23 wird das Beleuchtungslicht-Teilbündel 19 mit einem Einfallswinkel von etwa 20° reflektiert und fällt dann auf die Ausgangsfläche 22 des Spiegel-Prismas 20, wo es wiederum mit einem Einfallswinkel von etwa 55° reflektiert wird. Die Hauptpropagationsrichtung 18 des Beleuchtungslichts 3, von dem das Beleuchtungslicht-Teilbündel 19 einen Teil darstellt, ist nach dem Spiegel-Prisma 20 die gleiche wie vorher.
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Zwischen der ersten Pupillenebene 16 und der zweiten Pupillenebene 17 ist beim Settingrotator 15 eine abbildende Optik 24 angeordnet, die die erste Pupillenebene 16 in die zweite Pupillenebene 17 abbildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die abbildende Optik 24 schematisch durch zwei transmissive Komponenten, also schematisch durch zwei Linsen, dargestellt. Tatsächlich ist die abbildende Optik 24 durch zwei Spiegel gebildet, so dass das Beleuchtungslicht 3 im Settingrotator 15 ausschließlich reflektiert wird.
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Die Komponenten der abbildenden Optik 24 können je nach den baulichen Anforderungen und den Abbildungsanforderungen an den Settingrotator 15 über den Strahlengang des Beleuchtungslichts zwischen der ersten Pupillenebene 16 und der zweiten Pupillenebene 17 verteilt sein, müssen also nicht zwingend, wie in der 2 dargestellt, zwischen der Ausgangsfläche 22 und der zweiten Pupillenebene 17 liegen.
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Das Spiegel-Prisma 20 und der Umlenkspiegel 23 werden von einem gemeinsamen Tragkörper getragen, der in der 2 nicht dargestellt ist. Über einen Schwenkantrieb 25, der in der 2 schematisch angedeutet ist, kann diese Baugruppe, gebildet aus dem Spiegel-Prisma 20 und dem Umlenkspiegel 23 um die Hauptpropagationsrichtung 18 verschwenkt werden. Ein Verschwenken dieser Baugruppe um einen Winkel α/2 ergibt ein Verschwenken einer Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung in der ersten Pupillenebene 16 um die Hauptpropagationsrichtung 18 um den Schwenkwinkel α.
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Der Settingrotator
15 kann einem üblichen Wabenkondensor der Beleuchtungsoptik
6 nachgeordnet sein. Ein derartiger Wabenkondensor kann gestaltet sein, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Beispiele hierfür sind gegeben in der
WO 2009/100856 A1 und den dort angegebenen Referenzen. Ein solcher Wabenkondensor ist ein Beispiel für eine Settingeinrichtung
26 zur Vorgabe des Beleuchtungssettings.
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Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 bzw. das Retikel und das Substrat bzw. der Wafer 11 bereitgestellt. Es wird dann bestimmt, ob und um welchen Winkel ein Beleuchtungssetting zur Beleuchtung des Retikels 10 verschwenkt werden muss und entsprechend der Schwenkantrieb 25 des Settingrotators 15 angesteuert. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der Licht-empfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/135586 A1 [0002]
- WO 2005/026843 A [0002]
- EP 1262836 A [0002]
- US 2009/0116093 A1 [0002]
- US 5636005 [0005]
- WO 2012/160061 A1 [0007]
- WO 2009/100856 A1 [0027]
