DE102017215664A1

DE102017215664A1 - Optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102017215664A1
Application number: DE102017215664.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Winkler; Daniel Lenz; Jörg Zimmermann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2019-03-07
Also published as: WO2019048200A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Eintrittspupille und/oder einer Austrittspupille, wobei die Eintrittspupille und/oder die Austrittspupille einen Flächeninhalt A und einen Mittelpunkt M aufweist und es mindestens drei Bereiche in der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille mit r' > r(A) gibt, wobei r' der Abstand zum Mittelpunkt M ist und wobei r(A) der Radius eines Kreises mit dem Flächeninhalt A ist, und die mindestens drei Bereiche untereinander nicht zusammenhängend sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere zum Einsatz als optische Komponente in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV- oder VUV-Mikrolithografie.
Stand der Technik
Jede neue Scanner-Generation erreicht eine höhere Auflösung und kann damit kleinere Strukturen (CD, Pitch) drucken als die vorhergehende Generation. Beispielsweise wird dies erreicht über 3 mögliche optische Techniken:

• Erhöhung der numerischen Apertur (NA)
• Reduktion der Wellenlänge des benutzten Lichtes (λ)
• Reduktion des Pupillenfüllgrades (PFR)

Die minimal erreichbare Linienbreite (CD) wird typischerweise für horizontale oder vertikale Linien ermittelt und kann über die Modulation Transfer Funktion (MTF) des optischen Systems beschrieben werden.
Häufig sind horizontale und vertikale Kanten auf typischen Lithographie-Masken ausgezeichnet. Insbesondere sind häufig horizontale und vertikale Kanten auf dem Wafer ausgezeichnet. Die Design-Rules für Logik-Chips geben daher häufig vertikale und horizontale Kanten vor. Selbst komplexe Logikstrukturen zeigen eine Präferenz für eine vertikale und horizontale Anordnung der Kanten der Strukturen.
Aus dem Stand der Technik sind Lithographie-Beleuchtungssysteme, wie beispielsweise in der US 2016/0170308 A1 beschrieben, bekannt. Dabei kann entweder eine in der Beleuchtungsoptik zugängliche oder aber auch eine nicht zugängliche Austrittspupille vorliegen. In beiden Fällen ist die Austrittspupille des Beleuchtungssystems kreisrund.
Aus dem Stand der Technik sind Lithographie-Projektionsojektive, wie beispielsweise in der WO 2010/115500 A1 beschrieben, bekannt. Sowohl die Eintrittspupille als auch die Austrittspupille sind dabei kreisrund.
Insbesondere bei EUV-Systemen, die z.B. für eine Wellenlänge von 5-30 nm, insbesondere für eine Wellenlänge von 13.5 nm, ausgelegt sind, ist es jedoch sehr schwierig, eine hohe NA bereitzustellen. Insbesondere bei EUV-Systemen ist es zudem sehr schwierig, eine hohe NA bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein EUV-System der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass

1.) die Kosten für die Herstellung reduziert werden und/oder
2.) eine höhere NA bereitgestellt wird und/oder
3.) die Grenzauflösung erhöht wird und/oder
4.) die Transmission erhöht wird und/oder
5.) der RMS der Wellenfront verbessert wird und/oder
6.) das Prozessfenster erweitert wird.

Die Form der Austrittspupille des Projektionsobjektivs ist in Linsensystemen bei DUV bzw. bei VUV-Systemen, die z.B. für eine Wellenlänge von 100-300nm, insbesondere für 157 nm, 193 nm oder 248 nm, ausgelegt sind, motiviert durch die Form der Einzellinsen. Daher war es bei diesen VUV- und DUV-Systemen günstig, kreisrunde Pupillen bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass in nichtrotationssymmetrischen EUV-Systemen, insbesondere wenn Freiform-Spiegel genutzt werden, die Form der Pupille nicht mehr eingeschränkt ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass im optischen Design und der Spiegelfertigung die beim Design optimierte bzw. die optisch genutzte Fläche der Spiegel, insbesondere bei der Projektionsoptik, die hauptsächlich pupillennahe Spiegel umfasst, sowie beim Pupillenfacettenspiegel des Beleuchtungssystems, eine wichtige Rolle spielt. Die genutzte Fläche der Spiegel wird u.a. durch die Fläche A der Pupille bestimmt.
Das Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage muss entsprechend die Eintrittspupille der Projektionsoptik bereitstellen, d.h. die passende Form liefern. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn die Austrittspupille des Beleuchtungssystems zur Eintrittspupille der Projektionsoptik passt, insbesondere identisch ist. Gerade die EUV-WaKo-Designs können auf Grund der Facettierung durch Facettenspiegel, insbesondere durch die Verwendung von Feld- und/oder Pupillenfacettenspiegel, insbesondere durch die Verwendung feldnaher und/oder pupillennaher Facettenspiegel, beinahe jede geometrische Form der Eintrittspupille bereitstellen, sodass es möglich ist, nicht-kreisrunde Austrittspupillen des Beleuchtungssystems bereitzustellen. „Pupillennah“ bedeutet im Kontext der vorliegenden Erfindung, dass ein Abstand entlang des Strahlengangs zwischen einer Pupillenebene und dem pupillennah angeordneten Facettenspiegel, also dem sog. Pupillenfacettenspiegel, kleiner ist als ein 0,3-faches, insbesondere kleiner als ein 0,2-faches, insbesondere kleiner als ein 0,1-faches, eines Abstandes zwischen der Pupillenebene und einer der Pupillenebene am nächsten angeordneten Feldebene.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch Nutzung einer nichtkreisrunden Pupille, die die gleiche optisch genutzte Fläche wie eine entsprechende kreisrunde Pupille hat, die Performance des Scanners für die wichtigsten Strukturtypen, nämlich horizontale und vertikale Kanten, signifikant erhöht werden kann, wenn statt der entsprechenden kreisrunden Pupille eine erfindungsgemäße nicht-kreisrunde Pupille verwendet wird.
Somit kann bei gleichen Kosten eine höhere NA bereitgestellt und folglich auch die Grenzauflösung erhöht werden.
Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, dass bei gleichbleibender NA für die wichtigsten Strukturtypen, nämlich horizontale und vertikale Kanten, die optisch genutzte Fläche reduziert werden kann, was zu einer Reduzierung der Herstellkosten führt.
Die eingangs genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches System mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein optisches System zum Einsatz als optische Komponente in einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithografie gelöst, wobei das optische System gemäß einer Ausführungsform eine Eintrittspupille und/oder eine Austrittspupille aufweist und die Eintrittspupille und/oder die Austrittspupille einen Flächeninhalt A und einen Mittelpunkt M aufweist und es mindestens drei Bereiche in der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille mit r' > r(A) gibt. Dabei ist r' der Abstand zum Mittelpunkt M und r(A) der Radius eines Kreises mit dem Flächeninhalt A. Die mindestens drei Bereiche sind untereinander nicht zusammenhängend ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform sind statt der mindestens drei Bereiche insbesondere genau drei Bereiche, insbesondere mindestens vier Bereiche, insbesondere genau vier Bereiche, insbesondere genau sechs Bereiche, insbesondere genau acht Bereiche, vorhanden.
Der Mittelpunkt M, wie beispielsweise in Anspruch 1 als Merkmal genannt, ist der Schwerpunkt der Eintritts- bzw. der Austrittspupille. Als Schwerpunkt wird hier der Flächen-Schwerpunkt bezeichnet.
Der Flächeninhalt A, wie beispielsweise in Anspruch 1 als Merkmal genannt, ist der Flächeninhalt der Eintritts- bzw. der Austrittspupille, der durch die Umrandung der entsprechenden Pupille gemäß der nachfolgend genannten Definition, beispielsweise der Definition mittels Aperturblenden oder „teilweisen“ Aperturblenden, umschlossen wird.
In einer Ausführungsform gibt es mindestens drei Bereiche, insbesondere mindestens vier Bereiche, bei denen anstelle der oben angegebenen Formel r' > 1.00 * r(A) die Formel r' > 1.05 * r(A), insbesondere r' > 1.1 * r(A), gilt.
Damit soll klargestellt werden, dass es sich bei den mindestens drei Bereichen mit r' > r(A) nicht lediglich um infinitesimale, d.h. sehr kleine, Abweichungen von der kreisrunden Form handelt.
Eine solche Abweichung um mindestens 5% bzw. um mindestens 10% des Radius von der kreisrunden Form kann bei allen nachfolgenden Ausführungsformen als eine spezielle Ausführungsvariante verwendet werden.
Eine derartige Ausgestaltung mit Bereichen mit r' > r(A) führt dazu, dass die mindestens drei Bereiche, beispielsweise drei oder vier oder sechs oder acht Bereiche, der Pupille eine höhere NA bereitstellen als die maximale NA einer kreisrunden Pupille mit demselben Flächeninhalt A.
Bei Systemen, bei denen eine Aperturblende in der Projektionsoptik vorhanden ist, wird zur Definition der Eintritts- bzw. Austrittspupille die folgende Definition verwendet: Unter der Eintrittspupille der Projektionsoptik versteht man in diesem Fall das Bild der Aperturblende, das entsteht, wenn man die Aperturblende durch den Teil der abbildenden Optik, der zwischen Objektebene und Aperturblende liegt, abbildet. Entsprechend ist die Austrittspupille das Bild der Aperturblende, das sich ergibt, wenn man die Aperturblende durch den Teil der abbildenden Optik, der zwischen Aperturblende und Bildebene liegt, abbildet.
Bei Systemen, bei denen keine „vollständige“ Aperturblende, die die Apertur vollständig begrenzt, also den gesamten Pupillenrand begrenzt, in der Projektionsoptik vorhanden ist, wird zur Definition der Eintritts- bzw. Austrittspupille stattdessen die folgende Definition verwendet: Wenn in Projektionsoptiken ohne einfach zu definierende Pupillenebenen und damit ohne „vollständige“ Aperturblende andere Blenden verwendet, die als „teilweise“ Aperturblenden (sog. „split stops“) angesehen werden können und die lediglich einen Teil des Lichtwegs begrenzen, versteht man unter der Eintrittspupille der Projektionsoptik das Bild der teilweisen Aperturblenden, das entsteht, wenn man die teilweisen Aperturblenden durch den Teil der abbildenden Optik, der zwischen Objektebene und der teilweisen Aperturblenden liegt, abbildet. Entsprechend ist die Austrittspupille das Bild der teilweisen Aperturblenden, das sich ergibt, wenn man die teilweisen Aperturblenden durch den Teil der abbildenden Optik, der zwischen Bildebene und der teilweisen Aperturblenden liegt, abbildet.
Bei Systemen, bei denen gar keine Aperturblenden und auch keine „teilweisen“ Aperturblenden vorhanden sind, wird folgende Defintion der Eintritts- bzw. Austrittspupille verwendet: Die Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille ist in diesem Fall gegeben durch die Einhüllende aller einstellbaren Pupillen-Formen, der sog. einstellbaren „Beleuchtungssettings“, in der entsprechenden Pupillenebene. Dabei umschließt die Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille alle einstellbaren Beleuchtungssettings als Einhüllende.
Unterschiedliche Beleuchtungssettings, d.h. unterschiedlich berandete Pupillen-Beleuchtungsverteilungen, also unterschiedliche Pupillen-Formen, unterscheiden sich in der Verteilung der Beleuchtungswinkel des Beleuchtungslichts im Objektfeld.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Form der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille eine rechteckige oder eine quadratische oder eine rautenförmige oder eine kissenförmige Form auf. Dies sind spezielle Ausführungen der Pupillenform nach Anspruch 1.
Nachfolgend wird der Einfachheit und Knappheit halber auch die Formulierung „Pupille“ für die Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille verwendet.
In einer verallgemeinerten Form lässt sich die erfindungsgemäße Form der Pupille dadurch beschreiben, dass die Pupille einen Flächeninhalt A und einen Mittelpunkt M aufweist und es mindestens drei Bereiche in der Pupille mit r' > r(A) gibt. Dabei ist r' der Abstand zum Mittelpunkt M und r(A) der Radius eines Kreises mit dem Flächeninhalt A. Die mindestens drei, insbesondere mindestens vier Bereiche sind untereinander nicht zusammenhängend ausgebildet.
In einer weiteren verallgemeinerten Form lässt sich die Form der Pupille auch durch die mathematische p-Norm beschreiben. Exemplarisch sind einige Formen für einige p-Normen bzw. p-Werte nachfolgend aufgelistet

Kreis (1A): p = 2

Quadrat, 45° gedreht (1C): p = 1

Quadrat (1B): p = ∞

konkave Pupille (5, „Astroide“): p = 2/3.
Konkav bedeutet „nach innen gewölbt“, wohingegen konvex „nach außen gewölbt“ bedeutet. Eine konkave Form ist beispielsweise in 5 dargestellt. Dabei gibt es zumindest abschnittsweise Bereiche, die verglichen mit der Kreisform „nach innen gewölbt“ sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine Form der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille auf, die durch eine p-Norm beschrieben wird mit p = 1 oder 1 < p < 2 oder p > 2 oder p < 1 oder p = ∞ oder p = 2/3 („Astroide“).
Gemäß einer Ausführungsform weist das optisches System eine Form der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille, bei der die Vorzugsrichtung der Form senkrecht, parallel oder unter einem Winkel α relativ zu einer Vorzugsrichtung des optischen Systems ausgerichtet ist.
Insbesondere kann der Winkel α im Bereich -20° < α < 20°, insbesondere -10° < α < 10°, oder 30° < α < 60°, insbesondere 40° < α < 50°, oder 70° < α < 110°, insbesondere 80° < α < 100°, sein.
Die Vorzugsrichtung der Form der Pupille kann dabei eine der Symmetrieachsen der geometrischen Form sein. Bei einem Quadrat oder einem Rechteck könnte das beispielsweise eine Mittelsenkrechte von gegenüber liegenden Seiten sein. Bei einem Quadrat könnte das zudem beispielsweise eine Diagonale sein.
Beispielsweise sind bei den Pupillenformen in den nachfolgend beschriebenen Abbildungen die Symmetrieachsen horizontal bzw. vertikal bzw. diagonal in der Zeichnungsebene und damit parallel (entlang x- oder y-Achse) oder diagonal (unter 45° zur x- oder y-Achse) zu den eingezeichneten Achsen des Koordinatensystems angeordnet.
Die Vorzugsrichtung des optischen Systems kann eine Richtung, die senkrecht zur optischen Achse und parallel zu einer Symmetrieachse eines optischen Elementes des optischen Systems liegt, sein.
Die Vorzugsrichtung des optischen Systems kann beispielsweise eine Scan-Richtung y' oder eine dazu senkrechte Achse x', die ebenfalls in der Objektebene oder in der Bildebene liegt, sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine Eintrittspupille und/oder eine Austrittspupille, die einen zumindest abschnittsweise konkaven Rand aufweist, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine Eintrittspupille und/oder eine Austrittspupille auf, die einen lediglich abschnittsweise konvexen Rand aufweist, wobei der Rand jedoch nicht durchgängig konvex ist. In der Darstellung der p-Norm ist der Bereich 1 < p < 2 ein Beispiel für eine solche Pupille mit einem lediglich abschnittsweise konvexen Rand.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine Eintrittspupille und/oder eine Austrittspupille, die einen zumindest abschnittsweise konvexen Rand aufweist, wobei der Rand zusätzliche nicht-konvexe Abschnitte aufweist, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Pupillenfacettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage eine Vielzahl von Einzelspiegeln auf, wobei die Einzelspiegel von einer Einhüllenden umschlossen werden und die Einhüllende einen Flächeninhalt A umschließt und einen Mittelpunkt M aufweist und es mindestens drei Bereiche innerhalb der Einhüllenden mit r' > r(A) gibt. Dabei ist r' der Abstand zum Mittelpunkt M und r(A) der Radius eines Kreises mit dem Flächeninhalt A. Die mindestens drei Bereiche sind untereinander nicht zusammenhängend.
Als Pupillenfacettenspiegel ist hier neben einem exakt in einer Pupillenebene angeordnetem Facettenspiegel auch ein pupillennah angeordneter Facettenspiegel zu verstehen.
Gemäß einer Ausführungsform sind statt der mindestens drei Bereiche insbesondere genau drei Bereiche, insbesondere mindestens vier Bereiche, insbesondere genau vier Bereiche, insbesondere genau sechs Bereiche, insbesondere genau acht Bereiche, vorhanden.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage eine Austrittspupille und ein optisches System, wie vorstehend beschrieben, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage einen Pupillenfacettenspiegel, wie vorstehend beschrieben, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage eine Eintrittspupille und ein optisches System, wie vorstehend beschrieben, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage eine Austrittspupille und ein optisches System, wie vorstehend beschrieben, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Projektionsbelichtungsanlage eine Austrittspupille und eine Projektionsoptik, wie vorstehend beschrieben, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Projektionsbelichtungsanlage einen Pupillenfacettenspiegel, wie vorstehend beschrieben, auf.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die Schritte Bereitstellen eines Retikels, Bereitstellen eines Wafers mit einer lichtempfindlichen Beschichtung, Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels auf den Wafer mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage, Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Wafer.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein strukturiertes Bauelement hergestellt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figurenliste
Es zeigen:

1A - 1C eine schematische Darstellung eines Überlappbereichs bei um den Abstand d verschobenen Pupillen verschiedener Geometrien; und
2 eine Überlappfunktion für eine Verschiebung d der Zentren der verschiedenen Pupillenformen: kreisrunde (durchgezogene Linie), quadratische (gestrichelte Linie) und um 45° gedrehte quadratische (gepunktete Linie) Pupille; und
3 eine Überlappfunktion für ein erstes Ausführungsbeispiel: kreisrunde (durchgezogene Linie), quadratische (gestrichelte Linie) und um 45° gedrehte quadratische (gepunktete Linie) Pupille; und
4 eine Überlappfunktion für ein zweites Ausführungsbeispiel: kreisrunde (durchgezogene Linie), quadratische (gestrichelte Linie) und um 45° gedrehte quadratische (gepunktete Linie) Pupille; und
5 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer konkaven Pupille mit einer p-Norm p = 2/3 („Astroide“); und
6 eine Überlappfunktion für ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer konkaven Austrittspupille nach 5: kreisrunde (durchgezogene Linie) und konkave (gestrichelte Linie) Pupille; und
7A - 7F eine schematische Darstellung eines Überlappbereichs bei Pupillen verschiedener Geometrien für verschiedene Beleuchtungssettings; und
8 eine Überlappfunktion für 1D-Linien und 2D-Strukturen; und
9A - 9C Pupillenfüllgrade für verschiedene Beleuchtungssettings; und
10 eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform mit einem Beleuchtungssystem basierend auf einem Wabenkondensor; und
11 eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform mit einem Beleuchtungssystem basierend auf einem spekularen Reflektor; und
12 eine Projektionsoptik gemäß einer Ausführungsform mit sechs Projektionsoptikspiegeln; und
13 optisch genutzte Flächen der sechs Spiegel der in 12 dargestellten Projektionsoptik im Falle kreisrunder (durchgezogene Linie) und um 45° gedrehter quadratischer (gestrichelte Linie) Pupille; und
14 eine Pupille mit einer Obskuration.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A - 1C zeigen Überlappfunktionen der Austrittspupillen der Projektionsoptik, welche direkt verwandt ist mit der Modulation Transfer Funktion (MTF), die dazu verwendet werden kann, Pupillenfüllgrad und Grenzauflösung des Systems in Verbindung zu bringen. 1A zeigt eine typische kreisrunde Austrittspupille 170 wie z.B. in der eingangs genannten US 2016/0170308 A1 oder WO 2010/115500 A1 vorliegend.
Im Folgenden sollen insbesondere die Austrittspupillen 173 und 175 in 1B und 1C verglichen werden mit der kreisrunden Austrittspupille 170 in 1A. Die beiden quadratischen Pupillen in 1B und 1C sind so gewählt, dass der Flächeninhalt der Quadrate 173 und 174 bzw. 175 und 176 dem der Kreise 170 und 171 in 1A entspricht. Bei der Auslegung eines Projektionsoptikdesigns würde dann, zumindest in erster Näherung, die gleiche optisch genutzte Fläche vorliegen, welche bei der Optimierung der Abbildungsleistung berücksichtigt werden muss.
2 zeigt den unterschiedlichen geometrischen Überlapp, der durch die entsprechende schraffierte Fläche in den 1A - 1C dargestellt ist, der verschiedenen Pupillenformen mit der Annahme einer komplett gefüllten Pupille aus 1 als Funktion der Verschiebung der Pupille als Vielfaches der NA (hier: NA = Radius der kreisförmigen Pupille ≡ 1, d.h. mit einer auf 1 normierten NA) .
2 zeigt die Überlappfunkion für eine Verschiebung in x-Richtung, also den Abstand d zwischen den Mittelpunkten (M) der Pupillen aus 1, der verschiedenen Pupillenformen aus 1. Kreisrunde (durchgezogene Linie), quadratische (gestrichelte Linie) und um 45° gedrehte quadratische (gepunktete Linie) Pupillen weisen dabei den gleichen Flächeninhalt auf. Auf der x-Achse ist die Verschiebung d in x-Richtung (siehe 1) der Pupille aufgetragen und auf der y-Achse die entsprechende Überlappfläche. Ein Wert von y=1 entspricht einem vollständigen Überlapp, also deckungsgleichen Pupillen. Ein Wert y=0 entspricht keinem Überlapp, also nicht überlappenden Pupillen. Der Abstand d ist, analog zur NA, so normiert, dass d=1 der NA einer kreisrunden Pupille entspricht, wie in 1A dargestellt. Man sieht, dass das um 45° gedrehte Quadrat auch jenseits des Wertes d=2, also einer Verschiebung in x-Richtung um den doppelten Wert der NA der kreisrunden Pupille, einen Überlapp besitzt, sodass die theoretische Grenzauflösung um den Faktor $\sqrt{π / 2}$
also ca. 1.25, erhöht ist.
Eine Beleuchtungspupille ist typischerweise nicht komplett gefüllt, sondern nur zu einem gewissen Anteil, dem Pupillenfüllgrad (sog. Pupil Fill Ratio, PFR). Nähert man sich der theoretischen Auflösungsgrenze des Systems, wird besonders deutlich, dass nur der Teil der Beleuchtungspupille, also der Austrittspupille des Beleuchtungssystems, mit interferierender Wirkung zum Luftbild beiträgt, welcher auch nach der Beugung noch die Eintrittspupille der PO passieren kann. Dies stellt den Zusammenhang mit den hier betrachteten Überlappfunktionen her. Jede Verschiebung der Pupille um den Abstand d repräsentiert den Versatz der gebeugten Pupille an einer periodischen Struktur mit Pitch P. Es wird lediglich vorsorglich darauf hingewiesen, dass der Pitch P (in dieser Anmeldung als großes „P“ abgekürzt) nicht mit der p-Norm p (in dieser Anmeldung als kleines „p“ abgekürzt) zu verwechseln ist. Die Überlappfläche ist also genau der Bereich der Pupille, welcher zur Interferenz, also zur Luftbildentstehung, beiträgt. Da eine eindimensionale Struktur auf der Lithographie-Maske („1D“, 1D-Linien) in zwei Richtungen beugt und man telezentrisch beleuchten will, ergibt sich der Zusammenhang: Maximaler Pupillenfüllgrad = 2 * Überlappfläche.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Überlappfunktion für die verschiedenen Pupillenformen aus 1. Auf der x-Achse ist die erreichbare Auflösung des Scanners in P/2 in nm (sog. „half-pitch“) aufgetragen für ein System mit einer NA = 0.5. Verwendet wurde P(d) = λ / (d * NA).
Auch in den weiteren Abbildungen, wie z.B. 4, ist P/2 in nm angegeben.
3 zeigt ein System mit NA=0.5, welches für eine Grenzauflösung von 16nm Pitch P ausgelegt ist. Aus technischen Gründen, wie z.B. der Herstellbarbarkeit und der Systemstabilität, ist es vorteilhaft, wenn ein Pupillenfüllgrad von ungefähr 22% (d.h. 11% in der Überlappfunktion) nicht unterschritten wird. 3 zeigt, dass nur die gedrehte quadratische Pupille (siehe gepunktete Linien in 3) in der Lage ist mit 22% Pupillenfüllgrad, also 11% in der Überlappfunktion und damit bei y=0.11 auf der y-Achse in 3 durch die obere gepunktete horizontale Linie in 3 angedeutet, diese Auflösung bereitstellen. Die kreisrunde Pupille (siehe durchgezogene Linie der Überlappfunktion) benötigt hier bereits 14% PFR, d.h. 7% in der Überlappfunktion, was durch die untere gepunktete horizontale Linie in 3 bei y=0.07 angedeutet ist. Dieser Unterschied im PFR kann z.B. bedeuten dass man, bei gleicher Lichtquelle eine höhere Transmission des Systems erreicht. In obigen Fall wäre das ein Transmissionsgewinn von ca. 47%.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem festen, hohen PFR von z.B. 50%, also mit 25% in der Überlappfunktion, was in 4 durch die horizontale gepunktete Linie bei y=0.25 dargestellt ist. Der Übergang zur Pupillenform eines regulären Quadrats wie in 1B dargestellt (siehe gestrichelte Linie in 4) führt zu einem Auflösungsgewinn gegenüber den beiden anderen geometrischen Formen wie Kreis und gedrehtes Quadrat. Es ergibt für einen PFR von 50% ein Auflösungsgewinn (siehe x-Achse „P/2“) von x=10.7nm (kreisrunde Pupille) auf x=10.2nm (quadratische Pupille) für den Fall, dass man von einer kreisrunden Pupille wie in 1A dargestellt auf eine Pupille mit quadratischer Form wie in 1B übergeht.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Quasi als Fortführung bzw. Verallgemeinerung kann man vom gedrehten Quadrat 175 noch einen Schritt weitergehen und auf (segmentweise) konkave Pupillenformen 578 gehen. Die in 5 gezeigte konkave Pupillenform 578 ergibt sich aus vier gerade aneinandergrenzenden Kreisvierteln mit Radius $r = 0.5 / \sqrt{1 / π - \frac{1}{4}} .$
Der Radius ist so gewählt, dass der Flächeninhalt der konkaven Pupille 578 mit der der kreisrunden Pupille 570 (Radius = 1) übereinstimmt. Dieser Radius entspricht damit dem Faktor f des Grenzauflösungsgewinns eines solchen Systems, d.h. f = 1.913. Die Bereiche 590 weisen einen Abstand r vom Mittelpunkt M auf, der größer als die NA der kreisrunden Pupille 570 ist.
Somit ist eine Eintrittspupille und/oder eine Austrittspupille mit einem Flächeninhalt A und einen Mittelpunkt M gezeigt, die mindestens drei Bereiche 590, insbesondere mindestens vier Bereiche 590, in der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille mit r' > r(A) gibt, wobei r' der Abstand der Bereiche zum Mittelpunkt M ist und wobei r(A) der Radius eines Kreises (570 mit dem Flächeninhalt A ist, und die mindestens drei Bereiche 590, insbesondere mindestens vier Bereiche 590 untereinander nicht zusammenhängend sind. Somit ist zudem eine Eintrittspupille und/oder eine Austrittspupille mit einem zumindest abschnittsweise konkaven Rand 578 gezeigt.
Die entsprechende Überlappfunktion für eine Pupille wie in 5 ist in 6 mit der kreisrunden Pupille analog zu der Darstellung in 2, wo kreisrunde, quadratische und um 45° gedrehte quadratische Pupille verglichen werden, verglichen. Die gestrichelte Linie stellt die Überlappfunktion für die konkave Pupille aus 5 dar, die durchgezogene Linie die Überlappfunktion für die kreisrunde Pupille aus 1A. Auch hier sieht man einen Grenzauflösungsgewinn. Der theoretische erreichbare Wert liegt bei ca. 3.8. Ein Wert von beispielsweise ca. 3.35, was einem Auflösungsgewinn um den Faktor f = 1.67 entspricht, könnte - abhängig vom Systemdesign - eine realistisch erreichbare Abschätzung, d.h. für ein realistisches PFR > 0, für die Grenzauflösung in der Praxis sein. Beispielsweise wäre mit der Pupillenfläche eines Systems mit NA=0.33 eine Grenzauflösung eines Systems mit NA=0.55 erreichbar, wenn eine konkave statt einer kreisrunden Austrittspupillenform gewählt wird.
Durch die Freiheit in der Wahl der Geometrie der Pupille kann man je nach Anforderung das PFR, die Auflösung, Transmission und Stabilität gegeneinander in gewünschter Weise balancieren. Insbesondere kann für niedrige Pupillenfüllgrade eine konkave Pupillenformen die Auflösungsgrenze des Systems bzgl. horizontalen und vertikalen Strukturen deutlich verbessern.
7A und 7B zeigen beispielhaft, wie man, auch für nicht kreisrunde Pupillen 773 und 775, Beleuchtungssettings definieren kann. 7 zeigt Beispiele resultierender Beleuchtungssettings, wobei die NA der Beleuchtungspupille durch die durchgezogenen Linien 773 und 775 und die Beugungsordnungen durch die gestrichelten Linien 774, 776, 784 und 786 dargestellt sind, für quadratische Pupillen 773 und 775. Die Schraffierung gibt die zu beleuchtenden Gebiete in der Pupille an. 7A-C zeigen das reguläre Quadrat; 7D-F zeigen das um 45° gedrehte Quadrat. In 7 sind die folgenden Settings dargestellt: 7A und 7D: x-Dipol, 7B und 7E: y-Dipol, 7C: Quasar, 7F: Quadrupol. Quasar und Quadrupol sind Settings für bspw. eine simultane Abbildung horizontaler und vertikaler Strukturen.
Die oben beschriebenen Austrittspupillenformen 773 und 775 erhalten ihren Auflösungsvorteil dadurch, dass sie bestimmte Beugungsrichtungen (horizontal, vertikal) auszeichnen. Bei typischen 2D-Strukturen, bspw. sog. regelmäßigen Kontaktlöchern (sog. „regulär contact holes“), die auf einem quadratischen Gitter angeordnet sind, erhält man im Vergleich zu 1D-Strukturen (Linien) 4-Strahl-Interferenzbereiche in der Pupille. Diese sind besonders relevant, da sie zu einer hohen Kantensteilheit im resultierenden Luftbild beitragen. 8 zeigt wie die verschiedenen Austrittspupillenformen ein unterschiedliches Verhältnis zwischen 2D- und 1D-Strukturauflösungsgrenze erzeugen können. Die Wahl einer bestimmten Austrittspupillenform ergibt den Vorteil, flexibel auf Kundenanforderungen reagieren zu können. Sind bspw. 2D-Strukturen wichtiger, d.h. eine höhere Auflösung wird gefordert, würde man das normale Quadrat 773 wählen. Hier sieht man einen deutlichen Auflösungsgewinn (Auflösung ~ 1/d) im Fall der 2D regular contact holes.
Umgekehrt kann man den Vorteil auch darstellen über die Unterstützung eines höheren PFR bei gleicher Auflösung, was in den 9A - 9C dargestellt ist.
8 zeigt einen Vergleich des Überlappverhaltens bzgl. 1D-Linien vs. 2D-Kontaktlöchern („regulär contact holes“) für verschiedene Austrittspupillenformen. Auf der y-Achse ist der geometrische Überlapp für einen Pol gezeigt. Um 1D (Beleuchtungspupille mit 2 Polen) und 2D (Beleuchtungspupille mit 4 Polen) korrekt zu vergleichen gehören Punkte verschiedener y-Werte zusammen (in der Abbildung angedeutet durch die Pfeile mit Doppelkopf). Der hier gezeigte Fall gehört zu einem PFR von 20%, d.h. zu 2 Polen gehört ein geometrischer Überlapp von 0.1 und zu 4 Polen ein geometrischer Überlapp von 0.05 (0.1*2=0.2 im Fall von 1D und 0.05*4=0.2 im Fall von 2D). Die vertikale Linie mit Symbolen markiert Werte für die in 9A, 9B und 9C dargestellten Pupillen. Das PFR kann als y-Wert * 4 an den jeweiligen 5-Eck-Symbolen abgeschätzt werden.
9A - 9C zeigen einen deutlichen Anstieg des PFR im Fall von 2D-Kontaktlöchern („regulär contact holes“) bei fester Strukturperiodizität, wenn man von einer um 45° gedrehten quadratischen Pupille (9A) zu einer kreisrunden Pupille ( 9B) und von einer kreisrunden Pupille (9B) zu einer quadratischen Pupille (9C) übergeht, was man deutlich an den Größen der schraffierten Flächen sieht. Die Strukturperiodizität entspricht hier beispielhaft einer Verschiebung d=1.1, siehe auch die Markierung (durchgezogene vertikale Linie) bei d=1.1 in 8.
Zur mathematischen Beschreibung der verschiedenen Pupillenformen eignet sich die sog. p-Norm.
Alle oben genannten Pupillenformen können als Abstand der Randpunkte zum Pupillenzentrum bzgl. einer p-Norm erhalten werden:

Kreis (1A): p = 2

Quadrat, 45° gedreht (1C): p = 1

Quadrat (1B): p = ∞

konkave Pupille (5): p = 2/3.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Pupillen eine Rotation und/oder eine Verkippung der Achsen sowie eine Reskalierung der Achsen auf. Insbesondere sind auch verschiedene Aspekt-Verhältnisse möglich. So sind beispielsweise statt der in 1B und 1C dargestellten Quadrate auch rechteckige Formen der Pupillen möglich. Auch kann die in 5 dargestellte konkave Pupille um einen Winkel α gedreht sein, insebesondere um α = 45°.
Die oben genannten Pupillenformen sind insbesondere auch bei Micro Exposure Tools vorteilhaft.
Die oben genannten Pupillenformen sind neben den EUV-Systemen auch für VUV- und DUV-Systeme verwendbar.
Eine Ausführungsform ist eine VUV- oder DUV-System mit einem erfindungsgemäßen Pupillenfacettenspiegel.
10 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage 1001 mit einer ersten Ausführungsform eines Beleuchtungssystems. 10 zeigt einen aus der US 2016/0170308 A1 und der WO 2012/130768 A2 bekannten schematischen Schnitt einer Projektionsbelichtungsanlage 1001 für die Mikrolithographie. Die Projektionsbelichtungsanlage 1001 umfasst eine Strahlungsquelle 1003 und ein Beleuchtungssystem 1002 zur Belichtung eines Objektfeldes 1090. Das Beleuchtungssystem 1002 weist einen sogenannten Wabenkondensor auf, der aus Feldfacetten 1013a und Pupillenfacetten 1014a besteht. Belichtet wird hierbei ein in der Objektebene 1006 angeordnetes und in der 10 nicht dargestelltes reflektierendes Retikel, das eine mit der Projektionsbelichtungsanlage 1001 zur Herstellung mikro- beziehungsweise nanostrukturierter HalbleiterBauelemente zu projizierende Struktur trägt. Die Projektionsoptik 1007 dient zur Abbildung des Objektfeldes 1090 in ein Bildfeld 1008 in einer Bildebene 1009. Abgebildet wird die Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 1008 in der Bildebene 1009 angeordneten Wafers, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Das Retikel und der Wafer werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1001 in der y'-Richtung gescannt. Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1001 wird wenigstens ein Teil des Retikels auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer zur lithographischen Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelements, insbesondere eines Halbleiterbauelements, zum Beispiel eines Mikrochips abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1001 als Scanner oder als Stepper werden das Retikel und der Wafer zeitlich synchronisiert in der y'-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren. Bei der Strahlungsquelle 1003 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5nm und 30nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle - Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge Produced Plasma -, oder um eine LPP-Quelle - Plasmaerzeugung durch Laser, Laser Produced Plasma - handeln. Auch andere EUV-Strahlungsquellen, beispielsweise solche, die auf einem Synchrotron oder auf einem Free Electron Laser - Freie Elektronenlaser, FEL - basieren, sind möglich. EUV-Strahlung 1070, die von der Strahlungsquelle 1003 ausgeht, wird von einem Kollektor 1011 gebündelt. Nach dem Kollektor 1011 propagiert die EUV-Strahlung 1070 durch eine Zwischenfokusebene 1012, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 1013 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 1013a trifft. Der Feldfacettenspiegel 1013 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 1004 angeordnet, die zur Objektebene 1006 optisch konjugiert ist. Nach dem Feldfacettenspiegel 1013 wird die EUV-Strahlung 1070 von einem Pupillenfacettenspiegel 1014 mit einer Vielzahl von Pupillenfacetten 1014a reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 1014 liegt entweder in der Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik 1007 oder in einer hierzu optisch konjugierten Ebene. Der Feldfacettenspiegel 1013 und der Pupillenfacettenspiegel 1014 sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln aufgebaut. Dabei kann die Unterteilung des Feldfacettenspiegels 1013 in Einzelspiegel derart sein, dass jede der Feldfacetten 1013a, die für sich das gesamte Objektfeld 1090 ausleuchten, durch genau einen der Einzelspiegel repräsentiert wird. Alternativ ist es möglich, zumindest einige oder alle der Feldfacetten 1013a durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel aufzubauen. Entsprechendes gilt für die Ausgestaltung der den Feldfacetten 1013a jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 1014a des Pupillenfacettenspiegels 1014, die jeweils durch einen einzigen Einzelspiegel oder durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel gebildet sein können. Die EUV-Strahlung 1070 trifft auf die beiden Facettenspiegel 1013, 1014 unter einem Einfallswinkel, gemessen normal zur Spiegelfläche, die durch die entsprechenden Mittelpunkte der Einzelspiegel 1013a bzw. 1014a verläuft, auf, der kleiner oder gleich 45°, insbesondere kleiner oder gleich 25°, sein kann. Auch eine Beaufschlagung unter streifendem Einfall - grazing incidence - ist möglich, wobei der Einfallswinkel größer oder gleich 45°, insbesondere größer oder gleich 70°, sein kann. Der Pupillenfacettenspiegel 1014 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 1004 angeordnet, die eine Pupillenebene der Projektionsoptik 1007 darstellt beziehungsweise zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 1007 optisch konjugiert ist.
Mithilfe des Pupillenfacettenspiegels 1014 werden die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 1013 einander überlagernd in das Objektfeld 1090 abgebildet. Optional kann eine abbildende optische Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 1080 wie in 10 dargestellt vorhanden sein. In diesem Fall werden mithilfe des Pupillenfacettenspiegels 1014 und der abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 1080 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs für die EUV-Strahlung 1070 bezeichneten Spiegeln 1016, 1017 und 1018 die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 1013 einander überlagernd in das Objektfeld 1090 abgebildet. Der letzte Spiegel 1018 der Übertragungsoptik 1080 ist ein Spiegel für streifenden Einfall, ein sog. „grazing incidence Spiegel“. Das Beleuchtungslicht 1070 wird von der Strahlungsquelle 1003 hin zum Objektfeld 1090 über eine Mehrzahl von Ausleuchtungskanälen geführt. Jedem dieser Ausleuchtungskanäle ist eine Feldfacette 1013a des Feldfacettenspiegels 1013 und eine dieser nachgeordnete Pupillenfacette 1014a des Pupillenfacettenspiegels 1014 zugeordnet. Die Einzelspiegel 1013a des Feldfacettenspiegels 1013 und die Einzelspiegel 1014a des Pupillenfacettenspiegels 1014 können aktuatorisch verkippbar sein, sodass ein Wechsel der Zuordnung der Pupillenfacetten 1014a zu den Feldfacetten 1013a und entsprechend eine geänderte Konfiguration der Ausleuchtungskanäle erreicht werden können. Die Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 1013 können aktuatorisch verkippbar sein, sodass eine geänderte Konfiguration der Ausleuchtungskanäle bei konstanter Zuordnung der Pupillenfacetten 1014a zu den Feldfacetten 1013a erreicht werden kann.
Es resultieren unterschiedliche Beleuchtungssettings, die sich in der Verteilung der Beleuchtungswinkel des Beleuchtungslichts 1070 über das Objektfeld 1090 unterscheiden. Optional können die Pupillenfacetten auch verkippbar sein.
11 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage 1101 mit einer zweiten Ausführungsform eines Beleuchtungssystems. 11 zeigt eine aus der US 2016/0170308 A1 und der US 2011001947 AA bekannte Projektionsbelichtungsanlage 1101 mit einer alternativen Beleuchtungsoptik eines Beleuchtungssystems 1102. EUV-Strahlung 1170, die von der Strahlungsquelle 1103 ausgeht, wird von einem Kollektor 1111 gebündelt. Nach dem Kollektor 1111 propagiert die EUV-Strahlung 1170 durch eine Zwischenfokusebene 1112, bevor sie auf einen bündelformenden Facettenspiegel 1163 trifft, der zur gezielten Ausleuchtung eines spekularen Reflektors 1164 dient. Mittels des bündelformenden Facettenspiegels 1163 und des spekularen Reflektors 1164 wird die EUV-Strahlung 1170 so geformt, dass die EUV-Strahlung 1170 in der Objektebene 1106 das Objektfeld 1190 ausleuchtet, wobei in einer dem Retikel nachgeordneten Pupillenebene 1165 der Projektionsoptik 1107 eine vorgegebene, beispielsweise homogen ausgeleuchtete, kreisförmig berandete Pupillen-Beleuchtungsverteilung, also ein entsprechendes Beleuchtungssetting, resultiert. Die Wirkung des spekularen Reflektors 1164 ist detailliert beschrieben in der US 2006/0132747 A1 . Eine Reflexionsfläche des spekularen Reflektors 1164 ist in Einzelspiegel unterteilt. Je nach den Beleuchtungsanforderungen werden diese Einzelspiegel des spekularen Reflektors 1164 zu Einzelspiegel-Gruppen, also zu Facetten des spekularen Reflektors 1164, gruppiert. Jede Einzelspiegel-Gruppe bildet einen Ausleuchtungskanal, der das Retikelfeld jeweils für sich nicht vollständig ausleuchtet. Erst die Summe aller Ausleuchtungskanäle führt zu einer vollständigen und homogenen Ausleuchtung des Retikelfeldes. Sowohl die Einzelspiegel des spekularen Reflektors 1164 als auch die Facetten des bündelformenden Facettenspiegels 1163 können aktuatorisch verkippbar sein, sodass unterschiedliche Feld- und Pupillenausleuchtungen einstellbar sind.
12 zeigt eine aus der WO 2010/115500 A1 (siehe 11 in der WO 2010/115500 A1 ) bekannte Projektionsoptik 1207. Das in 11 in der WO 2010/115500 A1 dargestellte System samt Beschreibung wird hiermit durch Bezugnahme eingebunden. Das Projektionssystem weist sechs Spiegel M1, M2, M3, M4, M5 und M6 auf, die die Objektebene 1206 in die Bildebene 1209 abbilden.
13 zeigt die optisch genutzte Fläche (sog. „Footprints“) der in 12 dargestellten Spiegel M1, M2, M3, M4, M5 und M6 jeweils für den Fall einer kreisrunden Austrittspupille mit NA=1 wie in 1A dargestellt (durchgezogene Linien) und für den Fall einer um 45° gedrehten quadratischen Pupille wie in 1C dargestellt (gestrichelte Linien), wobei jedoch die maximale NA auch in diesem Fall NA=1 beträgt, also die Ecken der quadratischen Pupille den Wert NA=1 aufweisen. Im Fall der um 45° gedrehten quadratischen Pupille ist die optisch genutzte Fläche bei allen sechs Spiegeln M1 bis M6 kleiner als im Fall der kreisrunden Pupille. Das führt zu einer Reduzierung der Herstellkosten bei nahezu gleich bleibender Performance bei der Abbildung hinsichtlich horizontaler und vertikaler Strukturen.

Die nachfolgende Tabelle zeigt den RMS der Wellenfront in mλ der Projektionsoptik für exemplarisch ausgewählte Feldpunkte, wobei die Feldpunkte in den korrespondierenden Koordinaten x und y in mm am Retikel angegeben sind. Es ist deutlich zu erkennen, dass der RMS der Wellenfront im Fall der um 45° gedrehten quadratischen Pupille geringer ist als im Fall der kreisrunden Pupille. Somit wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Pupillen der RMS der Wellenfront verbessert und somit die optische Performance gesteigert und auch das Prozessfenster erweitert.

X	Y	RMS [mλ] : kreisrunde Pupille	RMS [mλ]: 45° gedrehte quadratische Pupille	Verhält -nis
0	157.775	4.7	3.8	-19%
0	152.775	21.4	19.0	-11%
0	155.275	11.0	9.4	-15%
0	160.275	13.0	10.9	-16%
0	162.775	25.4	24.4	-4%
13	152.255	21.9	17.9	-18%
13	154.755	12.1	9.6	-21%
13	157.255	5.6	4.7	-17%
13	159.755	12.5	10.5	-16%
13	162.255	24.6	22.6	-8%
26	150.6851	22.2	16.5	-25%
26	153.1851	11.9	9.1	-24%
26	155.6851	5.8	5.3	-9%
26	158.1851	11.8	9.4	-20%
26	160.6851	25.1	19.3	-23%
36.764	148.5689	22.8	18.1	-21%
36.764	151.0689	11.0	9.2	-16%
36.764	153.5689	6.6	6.4	-3%
36.764	156.0689	11.9	9.6	-20%
36.764	158.5689	26.0	18.5	-29%
45.032	146.4219	21.8	21.3	-2%
45.032	148.9219	10.5	9.3	-11%
45.032	151.4219	6.7	6.4	-4%
45.032	153.9219	11.3	9.5	-16%
45.032	156.4219	25.3	19.1	-24%
52	144.2456	28.5	24.1	-16%
52	146.7456	10.5	14.6	38%
52	149.2456	5.7	5.7	0%
52	151.7456	11.2	9.7	-14%
52	154.2456	25.3	21.1	-17%

Alle voranstehend beschriebenen Pupillenformen 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775,

- insbesondere die verallgemeinerten Pupillenformen, die durch die p-Norm beschrieben werden können, und
- insbesondere die Pupillenformen, die einen Flächeninhalt A und einen Mittelpunkt M aufweisen, wobei es mindestens drei Bereiche (590), insbesondere mindestens vier Bereiche (590), in der Pupille mit r' > r(A) gibt, wobei r' der Abstand zum Mittelpunkt M ist und wobei r(A) der Radius eines Kreises (170, 570) mit dem Flächeninhalt A ist, und wobei die mindestens drei Bereiche (590) untereinander nicht zusammenhängend sind,

- als Austrittspupille 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775 eines Beleuchtungssystems 1002, 1102 ausgeführt sein, und/oder
- als Eintrittspupille 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775 einer Projektionsoptik 1007, 1107, 1207 ausgeführt sein, und/oder
- als Austrittspupille 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775 einer Projektionsbelichtungsanlage 1001, 1101 ausgeführt sein, und/oder
- die Einhüllende der Form des Pupillenfacettenspiegels 1014 vorgeben.

Insbesondere ist in einer Ausführungsform sowohl die Austrittspupille 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775 des Beleuchtungssystems 1002, 1102 als auch die Eintrittspupille 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775 der Projektionsoptik 1007, 1107, 1207 und auch die Austrittspupille 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775 einer Projektionsbelichtungsanlage 1001, 1101 gemäß einer der voranstehenden Pupillenformen 170, 173, 175, 570, 578, 773, 775, inklusive der verallgemeinerten Formen, die durch die p-Norm beschrieben werden können, ausgeführt.
Sämtliche voranstehend beschriebenen Ausführungsformen sind prinzipiell auch bei obskurierten optischen Systemen anwendbar. Nur exemplarisch wird hier auf die US 8,576,376 B2 , die optische Systeme, insbesondere hochaperturige Spiegelobjektive, mit zentraler Pupillenobskuration offenbart, und die US 9,500,958 B2 , die ebenfalls obskurierte Spiegelobjektive offenbart, verwiesen. 14 dieser Anmeldung zeigt exemplarisch eine kreisrunde Pupille 1470 mit einer Fläche A, einer Obskuration O und einem Mittelpunkt M. In 14 ist die Obskuration O kreisrund. Die Obskuration O kann aber auch ein beliebiger zusammenhängender Bereich sein. Es können auch mehrere nicht zusammenhängende Obskurationsbereiche O in der Pupille vorliegen.
Prinzipiell kann jede der voranstehend beschriebenen Pupillen, insbesondere die Austrittspupille der Projektionsoptik und/oder die Eintrittspupille der Projektionsoptik, insbesondere die verschiedenen rechteckigen und kissenförmigen Ausführungsformen der Pupillen, eine Obskuration aufweisen. Die Obskuration kann ein beliebiger zusammenhängender Bereich sein und beispielsweise zentral oder nicht-zentral in der Pupille liegen. Die Fläche A umfasst in einem solchen obskurierten Fall ebenfalls die Fläche der Obskuration O. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Fläche A auch bei obskurierten Systemen lediglich durch die äußere Umrandung der Pupille 1470 und nicht durch die Obskuration O bestimmt. Dabei kann der Mittelpunkt M, der der Flächen-Schwerpunkt der Fläche A ist, auch in einem obskurierten Bereich O liegen. Somit sind die voranstehend definierten Größen Flächeninhalt A, Mittelpunkt M, der Radius r(A) sowie die Größe r' auch bei obskurierten optischen Systemen eindeutig bestimmbar.
Im Falle einer anamorphotischen Pupille (statt einer kreisrunden Pupille), d.h. bei unterschiedlicher NA in unterschiedlichen Richtungen, beispielsweise in x- und in y-Richtung, kann die obige Erfindung durch Berücksichtigung einer Reskalierung der x- und y-Achsen analog angewendet werden. In einem solchen Fall wird das anamorphotische Verhältnis, welches durch den Quotienten des NA-Wertes in x-Richtung geteilt durch den NA-Wert in y-Richtung gegeben ist, verwendet, um die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Pupillen zu reskalieren, um zu einer reskalierten anamorphotischen Pupille zu gelangen.
Bezugszeichenliste

1001, 1101: Projektionsbelichtungsanlage
1002, 1102: Beleuchtungssystem
1003, 1103: Strahlungsquelle
1004: Beleuchtungsoptik
1006, 1106, 1206: Objektebene
1007, 1107, 1207: Projektionsoptik
1008: Bildfeld
1009, 1109, 1209: Bildebene
1011, 1111: Kollektor
1012, 1112: Zwischenfokusebene
1013: Feldfacettenspiegel
1013a: Feldfacetten
1014: Pupillenfacettenspiegel
1014a: Pupillenfacetten
1016, 1017, 1018: Spiegel der Übertragungsoptik
1070, 1170: EUV-Strahlung
1080: Übertragungsoptik
1090, 1190: Objektfeld
1163: bündelformender Facettenspiegel
1164: spekularer Reflektor
1165: Pupillenebene
170, 173, 175, 570, 578, 773, 775, 1470: Eintrittspupille
170, 173, 175, 570, 578, 773, 775, 1470: Austrittspupille
590: Bereiche mit r' > r(A)
171, 174, 176, 774, 776, 784, 786: Beugungsordnungen

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

US 2016/0170308 A1 [0005, 0043, 0058, 0059]
WO 2010/115500 A1 [0006, 0043, 0060]
WO 2012/130768 A2 [0058]
US 2011001947 AA [0059]
US 2006/0132747 A1 [0059]
US 8576376 B2 [0065]
US 9500958 B2 [0065]

Claims

Optisches System (1002, 1102, 1004, 1007, 1107, 1207) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101), mit einer Eintrittspupille (173, 175, 578, 773, 775) und/oder einer Austrittspupille (173, 175, 578, 773, 775), wobei - die Eintrittspupille und/oder die Austrittspupille einen Flächeninhalt A und einen Mittelpunkt M aufweist und - es mindestens drei Bereiche (590) in der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille mit r' > r(A) gibt, wobei r' der Abstand zum Mittelpunkt M ist und wobei r(A) der Radius eines Kreises (170, 570) mit dem Flächeninhalt A ist, und - die mindestens drei Bereiche (590) untereinander nicht zusammenhängend sind.
Optisches System (1002, 1102, 1004, 1007, 1107, 1207) nach Anspruch 1, wobei mindestens vier untereinander nicht zusammenhängende Bereiche (590) in der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille mit r' > r(A) vorhanden sind.
Optisches System gemäß Anspruch 2, wobei die Eintrittspupille und/oder die Austrittspupille eine der folgenden Formen aufweist: - Rechteckig (173, 175, 773, 775) oder - quadratisch (173, 175, 773, 775) oder - rautenförmig (173, 175, 773, 775) oder - kissenförmig (578).
Optisches System gemäß Anspruch 2, wobei die Form der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille durch eine p-Norm beschrieben wird mit: p = 1 (175, 775), oder 1 < p < 2, oder p > 2, oder p < 1, oder p = ∞ (173, 773), oder p = 2/3 (578).
Optisches System gemäß einem der Ansprüche 2-4, wobei eine Vorzugsrichtung (x, y) der Form der Eintrittspupille und/oder der Austrittspupille senkrecht, parallel oder unter einem Winkel α relativ zu einer Vorzugsrichtung des optischen Systems (x', y') ausgerichtet ist.
Optisches System gemäß Anspruch 5, wobei der Winkel α im Bereich 30° < α < 60° ist.
Optisches System gemäß Anspruch 5, wobei der Winkel α im Bereich -20° < α < 20° ist.
Optisches System mit einer Eintrittspupille und/oder einer Austrittspupille, wobei die Eintrittspupille und/oder die Austrittspupille - einen zumindest abschnittsweise konkaven Rand (578) oder - einen lediglich abschnittsweise konvexen Rand oder - einen zumindest abschnittsweise konvexen Rand, wobei der Rand zusätzliche nicht-konvexe Abschnitte aufweist, aufweist.
Pupillenfacettenspiegel (1014) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101), mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (1014a), wobei - die Einzelspiegel von einer Einhüllenden umschlossen werden, und - die Einhüllende einen Flächeninhalt A umschließt und einen Mittelpunkt M aufweist, und - es mindestens drei Bereiche innerhalb der Einhüllenden mit r' > r(A) gibt, wobei r' der Abstand zum Mittelpunkt M ist, wobei r(A) der Radius eines Kreises mit dem Flächeninhalt A ist, und - die mindestens drei Bereiche untereinander nicht zusammenhängend sind.
Pupillenfacettenspiegel (1014) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101), mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (1014a), wobei die Einzelspiegel von einer Einhüllenden umschlossen werden, und - die Einhüllende zumindest abschnittsweise konkav ist, oder - die Einhüllende lediglich abschnittsweise konvex ist, oder - die Einhüllende zumindest abschnittsweise konvex ist, wobei die Einhüllende zusätzlich nicht-konvexe Abschnitte aufweist.
Beleuchtungsoptik (1004, 1002, 1102) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101), mit einer Austrittspupille (173, 175, 578, 773) und einem optischen System (1002, 1102, 1004, 1007, 1107, 1207) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Beleuchtungsoptik (1004, 1002, 1102) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101) mit einem Pupillenfacettenspiegel (1014) nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
Projektionsoptik (1007, 1107, 1207) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101), mit - einer Eintrittspupille (173, 175, 578, 773, 775) und einem optischen System (1002, 1102, 1004, 1007, 1107, 1207) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder - mit einer Austrittspupille (173, 175, 578, 773, 775) und einem optischen System (1002, 1102, 1004, 1007, 1107, 1207) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101) mit - einer Austrittspupille (173, 175, 578, 773, 775) und einer Projektionsoptik (1007, 1107, 1207) nach Anspruch 13, oder - einem Pupillenfacettenspiegel (1014) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, oder - einem Beleuchtungssystem (1004, 1002, 1102) nach einem der Ansprüche 11 oder 12.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Retikels, - Bereitstellen eines Wafers mit einer lichtempfindlichen Beschichtung, - Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels auf den Wafer mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1001, 1101) nach Anspruch 14, - Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Wafer.
Strukturiertes Bauelement hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 15.