DE102018215505A1

DE102018215505A1 - Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102018215505A1
Application number: DE102018215505.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Im Strahlengang einer Projektionsoptik (9) eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einer Mehrzahl von Spiegeln (Mi; i = 1 bis n) sind Blendenelemente (30) zur Reduzierung der Überstrahlung eines Bildfeldes (10) in einer Bildebene (11) hinter dem ersten Spiegel (M) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage. Außerdem betrifft die Erfindung ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Projektionsoptik. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.
Ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage besitzt die Aufgabe, das Objektfeld am Retikel in das entsprechende Bildfeld am Wafer abzubilden. Das Bildfeld am Wafer darf nicht überstrahlt werden, da ansonsten Bereiche auf dem Wafer doppelt belichtet werden würden. Hierzu wird das Objektfeld am Retikel üblicherweise durch mechanische Blenden, die sogenannten ReMa-Blenden begrenzt. Der Begriff ReMa-Blende wird als Abkürzung für Retikelmaskierungsblende verwendet.
Projektionsbelichtungsanlagen mit ReMa-Blenden sind beispielsweise aus der WO 01/09681 A2 und der US 2005/0157285 A1 bekannt. Üblicherweise sind die ReMa-Blenden in der Nähe des Retikels angeordnet. In diesem Bereich ist jedoch nur sehr begrenzt Platz für mechanische Komponenten.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Anordnung von ReMa-Blenden im Strahlengang einer Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die ReMa-Blenden in den Strahlengang der Projektionsoptik zu verlagern. Die Blendenelemente der ReMa-Blenden sind insbesondere im Strahlengang der Projektionsoptik hinter dem ersten Spiegel, insbesondere hinter dem zweiten Spiegel, insbesondere hinter dem dritten Spiegel, insbesondere hinter dem vierten Spiegel, insbesondere hinter dem fünften Spiegel, insbesondere hinter dem sechsten Spiegel angeordnet.
Bei der Projektionsoptik handelt es sich insbesondere um eine Projektionsoptik für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
Die Projektionsoptik ist insbesondere katoptrisch ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Blendenelemente der ReMa-Blenden in einem Abstand von mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 2 cm, insbesondere mindestens 3 cm, insbesondere mindestens 5 cm, insbesondere mindestens 10 cm, insbesondere mindestens 20 cm, insbesondere mindestens 30 cm, insbesondere mindestens 50 cm zum Objektfeld angeordnet.
Hierdurch wird das Problem des begrenzten Platzangebots im Bereich des Retikels auf einfache Weise gelöst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Blendenelemente im Strahlengang der Projektionsoptik zwischen dem drittletzten Spiegel und dem vorletzten Spiegel oder zwischen dem viertletzten und dem drittletzten Spiegel angeordnet. Sie können insbesondere im Strahlengang zwischen dem vierten Spiegel und dem fünften Spiegel oder im Strahlengang zwischen dem sechsten Spiegel und dem siebten Spiegel der Projektionsoptik angeordnet sein.
Diese Bereiche eignen sich besonders für die Anordnung von ReMa-Blenden, da hier ein Zwischenbild liegen kann.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Blendenelemente der ReMa-Blenden besonders vorteilhaft in dem Strahlengang der Projektionsoptik verlagert werden können, sofern der Strahlengang der Projektionsoptik mindestens ein Zwischenbild aufweist.
Ordnet man die Blendenelemente der erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung im Bereich eines Zwischenbildes an, kann die Blendeneinrichtung eine ReMa-Blende ersetzen beziehungsweise deren Funktion übernehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Projektionsoptik einen Strahlengang mit mindestens einem Zwischenbild auf, im Bereich dessen ein oder mehrere Blendenelemente der Blendeneinrichtung angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Projektionsoptik mehrere Zwischenbilder auf, im Bereich derer jeweils ein oder mehrere Blendenelemente der Blendeneinrichtung angeordnet sind.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hierbei vorteilhaft die Tatsache ausgenutzt werden kann, dass bestimmte Objektivdesigns derart ausgebildet sind, dass die Zwischenbilder in Scan- und Cross-Scan-Richtung, das heißt deren beste Fokuslage in Richtung des Strahlengangs voneinander beabstandet sind. In diesem Fall können die x-ReMa-Blendenelemente beabstandet zu den y-ReMa-Blendenelementen angeordnet werden.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Zwischenbild jeweils gut korrigiert. Die Güte der Korrektur des Zwischenbildes kann beispielsweise durch die Größe des Punktbildes der Abbildung des Objektfeldes in das Zwischenbild quantifiziert werden. Die Größe des Punktbildes ist insbesondere kleiner als 5 %, insbesondere kleiner als 3 %, insbesondere kleiner als 2 %, insbesondere kleiner als 1 % der Ausdehnung des Zwischenbildes, insbesondere der maximalen Ausdehnung des Zwischenbildes.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Projektionsoptik einen Strahlengang auf mit einem Strahlquerschnitt, der jeweils eine Erstreckung in einer Scan-Richtung und in einer Cross-Scan-Richtung aufweist, wobei jeweils mindestens zwei Blendenelemente in Scan-Richtung verschiebbar sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Projektionsoptik einen Strahlengang auf mit einem Strahlquerschnitt, der jeweils eine Erstreckung in einer Scan-Richtung und in einer Cross-Scan-Richtung aufweist, wobei jeweils mindestens zwei Blendenelemente in Cross-Scan-Richtung verschiebbar sind.
Die beiden Blendenelemente sind insbesondere jeweils von außen in den Strahlengang der Projektionsoptik einschiebbar. Sie sind insbesondere auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Hauptstrahls im Strahlengang der Projektionsoptik angeordnet. Sie können insbesondere dazu genutzt werden, den äußeren Rand des Bildfeldes, das heißt den auf dem Wafer ausgeleuchteten Bereich, zu definieren, insbesondere zu verschieben.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung haben zwei entlang der Cross-Scan-Richtung angeordnete Blendenelemente eine andere Ausgestaltung als zwei entlang der Scan-Richtung angeordnete Blendenelemente. Hierbei bedeutet eine Anordnung entlang einer Richtung, dass die Blendenkante orthogonal zu dieser Richtung ist. Bei einer Anordnung entlang der Cross-Scan-Richtung werden diese beiden Blendenelemente für jedes Belichtungsfeld bewegt, um den Lichtpfad zwischen ihnen zu öffnen und wieder zu schließen. Dieses geschieht größenordnungsmäßig 100-mal pro belichtetem Wafer. Bei einer Anordnung entlang der Scan-Richtung werden die beiden Blendenelemente typischerweise nur dann bewegt, wenn das Retikel durch ein anderes ausgetauscht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist mindestens eines der Blendenelemente mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,1 m/s, insbesondere mindestens 0,2 m/s, insbesondere mindestens 0,3 m/s, insbesondere mindestens 0,5 m/s, insbesondere mindestens 1 m/s, insbesondere mindestens 2 m/s, insbesondere mindestens 3 m/s verlagerbar. Die maximale Verlagerungsgeschwindigkeit der Blendenelemente kann bei bis zu 5 m/s liegen.
Die Blendenelemente sind insbesondere in Scan-Richtung schnell verlagerbar. Ihre Verlagerungsgeschwindigkeit ist insbesondere an die Scan-Geschwindigkeit und/oder die Verlagerungsgeschwindigkeit des Retikels, insbesondere multipliziert mit der Erstreckung des Strahlquerschnitts in Scan-Richtung dividiert durch die Erstreckung des Objektfeldes in Scan-Richtung, angepasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist mindestens ein Blendenelement derart verlagerbar, dass es am Ende der Belichtung eines Belichtungsfeldes in den Strahlquerschnitt ragt, nicht jedoch während der Belichtung des zentralen Bereichs des Belichtungsfeldes.
Hierdurch kann insbesondere eine Überstrahlung des Belichtungsfeldes am Ende eines Belichtungsvorgangs verhindert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die maximale Verlagerungsgeschwindigkeit der Blendenelemente in Cross-Scan-Richtung geringer als die maximale Verlagerungsgeschwindigkeit der Blendenelemente in Scan-Richtung. Das Verhältnis der maximalen Verlagerungsgeschwindigkeit der Blendenelemente in Scan-Richtung zur maximalen Verlagerungsgeschwindigkeit der Blendenelemente in Cross-Scan-Richtung beträgt insbesondere mindestens 10 : 1, insbesondere mindestens insbesondere mindestens 20 : 1, insbesondere mindestens 30 : 1, insbesondere mindestens 50 : 1, insbesondere mindestens 100 : 1.
Die Blendenelemente in Cross-Scan-Richtung werden insbesondere während der Belichtung eines Belichtungsfeldes nicht verlagert. Es ist insbesondere vorgesehen, die Blendenelemente in Cross-Scan-Richtung nur zwischen der Belichtung verschiedener Belichtungsfelder, insbesondere nur zwischen der Belichtung verschiedener Wafer, insbesondere nur zwischen der Belichtung unterschiedlicher Lots von Wafern zu verlagern. Sie sind insbesondere während der Belichtung eines gegebenen Belichtungsfeldes fix.
Die Blendenelemente zur Abblendung des Belichtungsfeldes in Cross-Scan-Richtung sind insbesondere quasi-statisch. Sie haben typischerweise während der gesamten Belichtung eines Belichtungsfeldes eine identische, insbesondere eine tatsächliche Wirkung.
Die Blendenelemente, welche zur Abblendung des Belichtungsfeldes in Scan-Richtung dienen, haben insbesondere jeweils nur am Anfang und/oder am Ende der Belichtung eines Dies eine tatsächliche Wirkung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch ein optisches System und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Projektionsoptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus denen der Projektionsoptik.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind im Bereich des Retikels keine ReMa-Blenden angeordnet. Es sind insbesondere im Bereich von bis zu 1 cm, insbesondere bis zu 2 cm, insbesondere bis zu 3 cm, insbesondere bis zu 5 cm, insbesondere bis zu 10 cm vom Retikel keine ReMa-Blenden angeordnet.
Hierdurch entspannt sich die Situation am Retikel. Dies führt insbesondere dazu, dass der Aufwand zur Anordnung der im Bereich des Retikels benötigten Komponenten reduziert wird. Außerdem kann der gewonnene Platz dazu genutzt werden, den verbleibenden Komponenten mehr Funktionalität zu geben. Beispielsweise kann durch eine komplexere Ausbildung eines in der Nähe des Retikels angeordneten Uniformitätskorrektunnittels die Uniformität der Beleuchtung des Bildfeldes verbessert werden.
Uniformitätskorrekturmittel, wie sie z. B. aus der WO 2009/074 211 A1 oder aus der US 2015/0015865 A1 bekannt sind, können aus einer Mehrzahl unabhängig verlagerbarer Blenden bestehen; eine Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Raums kann dann genutzt werden, die Anzahl dieser Blenden zu erhöhen und damit eine räumliche Auflösung der Uniformitätskorrekturmöglichkeit zu verbessern.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein entsprechendes Bauelement zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Projektionsoptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus denen der Projektionsoptik.
Mittels der Blendeneinrichtung kann insbesondere der Halbschattenbereich reduziert und damit der Nutzbereich auf dem Retikel vergrößert werden.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie mit einer ReMa-Blende, welche in der Nähe des Retikels angeordnet ist,
2 schematisch eine exemplarische Darstellung des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Retikels bei Anordnung einer ReMa-Blende im Bereich des Objektfeldes,
3 schematisch eine Ansicht des Strahlengangs in der Projektionsoptik gemäß einer ersten Variante,
4 schematisch eine Ansicht des Strahlengangs in der Projektionsoptik gemäß einer weiteren Variante,
5 schematisch eine Ansicht des Strahlengangs in der Projektionsoptik gemäß einer weiteren Variante und
6 schematisch eine Ansicht des Strahlengangs in der Projektionsoptik gemäß einer weiteren Variante.

Zunächst werden unter Bezugnahme auf die 1 allgemein Bestandteile und Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 1 exemplarisch beschrieben. Einzelne Details der Projektionsbelichtungsanlage 1 können von dem in 1 exemplarisch dargestellten Aufbau abweichen. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie umfasst ein Beleuchtungssystem 2 und eine Projektionsoptik 9.
Das Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist.
Die Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in der Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist.
Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich insbesondere um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm handeln. 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. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6,859,515 B2 .
EUV-Strahlung 14, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 15 gebündelt. Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder Abbildungslicht oder Beleuchtungsstrahlung beziehungsweise Abbildungsstrahlung bezeichnet. Die EUV-Strahlung 14 durchläuft insbesondere eine Zwischenfokusebene 16, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 17 trifft. Im Bereich der Zwischenfokusebene 16 ist eine Zwischenfokusblende 26 mit einer Blendenöffnung 27 angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 18 mit einer Vielzahl von Pupillenfacetten 24 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet. Diese Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 ist zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 20, 21 und 22 werden Feldfacetten 23 des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 abgebildet. Die Feldfacetten 23 des Feldfacettenspiegels 17 sind insbesondere zur Anpassung an unterschiedliche Beleuchtungspupillen schaltbar, insbesondere verlagerbar. Für Details eines Beleuchtungssystems 2 mit schaltbaren, insbesondere verlagerbaren Feldfacetten 23 sei auf die US 6,658,084 B2 verwiesen.
Der letzte Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Gracing Incidence-Spiegel“). Der Pupillenfacettenspiegel 18 und die Übertragungsoptik 19 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 19 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 18 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
Zur einfacheren Bezeichnung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft nach rechts. Die z-Achse verläuft nach unten. Die Objektebene 6 und die Bildebene 11 verlaufen beide parallel zur xy-Ebene.
Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 parallel zur y-Richtung verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 parallel zur y-Richtung verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die x-Richtung, das heißt die Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 beziehungsweise Bildebene 11 wird auch als Cross-Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Der Bereich des Wafers 12, der bei einer einzigen kontinuierlichen Scanbewegung bestimmungsgemäß mit der auf dem Retikel 7 angeordneten Strukturierung belichtet wird, wird als Belichtungsfeld bezeichnet. Das Belichtungsfeld ist in Scan-Richtung typischerweise deutlich ausgedehnter als das Bildfeld 10. In Cross-Scan-Richtung ist das Belichtungsfeld gleich ausgedehnt wie das Bildfeld 10 oder kleiner als das Bildfeld.
Alternativ kann das Belichtungsfeld entlang der Cross-Scan-Richtung größer (oder gleich) der Ausdehnung des Objektfeldes 5 entlang der Cross-Richtung sein, während das Beleuchtungsfeld entlang der Scan-Richtung kleiner als die Ausdehnung des Objektfeldes entlang der Scan-Richtung ist.
Außerdem ist in den 1 und 2 eine Blenden-Vorrichtung 28 dargestellt. Die Blenden-Vorrichtung 28 dient der randseitigen Begrenzung eines Beleuchtungsfeldes in der Objektebene 6. Das Beleuchtungsfeld ist hierbei mindestens so groß wie das zu beleuchtende Objektfeld 5. Es kann insbesondere randseitig, das heißt in Scan-Richtung und/oder in Cross-Scan-Richtung, über das Objektfeld 5 überstehen. Die Blendenvorrichtung 28 wird auch als ReMa-Blende (Retikel-Maskierungs-Blende) bezeichnet.
Das Objektfeld 5 kann bogenförmig, insbesondere kreisringbogenförmig ausgebildet sein. Es weist ein Aspektverhältnis von mindestens 4 : 1, insbesondere mindestens 8 : 1, insbesondere mindestens 12 : 1 auf. Das Objektfeld 5 hat insbesondere in Scan-Richtung eine deutlich geringere Erstreckung als in Cross-Scan-Richtung.
Zur exemplarischen Verdeutlichung der Abschattung des Objektfeldes 5, welche durch die Blendenvorrichtung 28 verursacht wird, ist in der 2 Beleuchtungsstrahlung 14 mit unterschiedlichen Einfallswinkeln dargestellt. Da die Blendenvorrichtung 28 konstruktionsbedingt in einem Abstand d vom Objektfeld 5 angeordnet ist, kommt es zur Ausbildung von Halbschattenbereichen 29. Der im Halbschattenbereich 29 liegende Bereich des Objektfeldes 5 kann nicht zur hochauflösenden Abbildung von Strukturinformationen vom Retikel 7 auf den Wafer 12 genutzt werden.
In 2 ist schematisch die Anordnung der Blenden-Vorrichtung 28 dargestellt. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst die Blenden-Vorrichtung 28 zwei Blendenelemente, welche in Scan-Richtung beabstandet zueinander, insbesondere einander gegenüberliegend angeordnet sind. Für diese Ausführungsform verläuft die y-Achse horizontal in der Figur. Das in 2 rechts dargestellte Blendenelement der Blenden-Vorrichtung 28 wirkt zu Beginn des Scans und öffnet den Scanschlitz. Das in 2 links dargestellte Blendenelement der Blenden-Vorrichtung 28 wirkt von der entgegengesetzten Seite und verschließt den Scanschlitz wieder am Ende des Scans. Hierdurch kann erreicht werden, dass während eines Scanvorgangs nur das gewünschte Belichtungsfeld auf dem Wafer 12 belichtet wird.
Allgemein umfasst die Beleuchtungsoptik 4 mindestens eine derartige Blenden-Vorrichtung 28. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Blenden-Vorrichtung 28 am Beginn bzw. Ende des Scans bewegt, kann mit der Geschwindigkeit der Bewegung des Retikels 7 übereinstimmen bzw. an diese angepasst sein.
Die Blenden-Vorrichtung 28 umfasst ein Obskurations-Element 30 und eine schematisch dargestellte Halteeinrichtung 31. Die Blenden-Vorrichtung 28 ist in z-Richtung beabstandet zur Objektebene 6 angeordnet. Sie ist derart angeordnet, dass das Obskurations-Element 30 in einem Abstand d von höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 1 cm zur Objektebene 6 angeordnet ist.
Anstelle von zwei Blenden-Vorrichtungen 28 mit jeweils einem Obskurations-Element 30 kann auch eine einzige Blenden-Vorrichtung 28 mit zwei in Scan-Richtung beabstandet zueinander angeordneten Obskurations-Elementen 30 vorgesehen sein.
Aufgrund des Abstandes des Obskurations-Elements 30 zur Objektebene 6 wird die Anordnung des Obskurations-Elements 30 auch als defokussiert und der Abstand d auch als Defokus d bezeichnet.
Das Obskurations-Element 30 ist insbesondere parallel zur Objektebene 6 angeordnet. Es kann auch unter einem Winkel, insbesondere einem verstellbaren Winkel, zur Objektebene 6 angeordnet sein. Der Winkel liegt vorzugsweise im Bereich von 0° bis 45°. Bei der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform ist das Obskurations-Element 30 parallel zur Objektebene 6 angeordnet. Der Winkel b ist daher in 1 nicht eingezeichnet.
Das Obskurations-Element 30 dient der randseitigen Begrenzung des Beleuchtungsfeldes. Das Obskurations-Element 30 bildet eine sogenannte Retikel-Maskierungs-Blende (ReMa-Blende). Derartige ReMa-Blenden dienen dazu, das Beleuchtungsfeld auf die Größe des zu belichtenden Bereichs in der Objektebene 6 beziehungsweise des entsprechenden Bereichs in der Bildebene 11 zu beschränken.
Das Obskurations-Element 30 weist in Cross-Scan-Richtung insbesondere eine Abmessung auf, welche mindestens so groß ist, wie die des Beleuchtungsfelds in dieser Richtung.
Der Abstand der beiden Obskurations-Elemente 30 bei der in 2 dargestellten Ausführungsform in Scan-Richtung (y-Richtung) ist insbesondere mindestens so groß wie die Ausdehnung des Scanschlitzes in Scan-Richtung. Außerdem kann im Bereich zwischen der Blendeneinrichtung 28 und dem Retikel 7 noch ein Pellikel zum Schutz des Retikels 7 angeordnet sein. Das Pellikel ist der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt.
Anhand der 2 kann eine weitere Ausgestaltung des Obskurations-Elementes 30 erläutert werden, wobei nun die x-Achse horizontal in der Figur verläuft. Die Obskurations-Elemente 30 begrenzen also die Ausleuchtung in Cross-Scan-Richtung. Der Abstand der beiden Obskurations-Elemente 30 ist maximal so groß wie die Cross-Scan-Ausdehnung des Objektfeldes 5. Die Ausdehnung der Obskurations-Elemente 30 in Scan-Richtung ist mindestens so lang wie die Scan-Richtungs-Ausdehnung des Objektfeldes 5.
Weiter kann in der Nähe des Retikels 7 noch eine Vorrichtung zur Verbesserung der Uniformität der Beleuchtungsstrahlung angeordnet sein. Derartige Vorrichtungen sind z.B. aus der WO 2009/074 211 A1 oder aus der US 2015/0015865 A1 bekannt.
Schließlich können im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 zwischen dem letzten Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 und dem Retikel 7 Energiesensoren 32 angeordnet sein.
Idealerweise sollten sowohl die Blendenvorrichtung 28 als auch die Energiesensoren 32 als auch das Unicom möglichst nah beziehungsweise in der Objektebene 6 angeordnet sein. Aufgrund des endlichen Platzangebots ist dies selbstverständlich nicht möglich.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, die Blendenvorrichtung 28 nicht im Bereich des Retikels 7, sondern im Strahlengang der Projektionsoptik 9, insbesondere ausschließlich im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 nach deren Reflexion am Retikel 7 anzuordnen. Auf die exemplarisch in den 1 und 2 dargestellten ReMa-Blenden im Bereich des Retikels 7 kann dann verzichtet werden. Hierdurch steht zusätzlicher Bauraum für die Anordnung der Energiesensoren 32 und/oder das Unicom zur Verfügung.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 unterschiedliche Anordnungen der Blendenvorrichtung 28 im Strahlengang der Projektionsoptik 9 beschrieben.
In der 3 ist exemplarisch ein Strahlengang einer Projektionsoptik 9 mit sechs aufeinanderfolgenden Spiegeln M₁ bis M₆ dargestellt. Allgemein befindet sich das Zwischenbild 35 insbesondere im Bereich zwischen dem drittletzten Spiegel und dem vorletzten Spiegel der Projektionsoptik 9.
Die Projektionsoptik 9 weist einen Abbildungsmaßstab von 4:1 auf.
Sie weist ein optisches Design auf, welches rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse 34 ausgebildet ist. Sie wird außeraxial betrieben.
Die Projektionsoptik 9 weist ein Zwischenbild 35 im Strahlengang zwischen den Spiegeln M₄ und M₅ auf.
Das Zwischenbild 35 ist kleiner als das abzubildende Objektfeld 5. Der Größenunterschied zwischen dem Zwischenbild 35 und dem Objektfeld 5 beträgt jedoch weniger als 25 %, insbesondere weniger als 10 %. Dies hat den Vorteil, dass die aus dem Stand der Technik bekannten ReMa-Blenden, welche für eine Anordnung im Bereich des Retikels 7 entwickelt wurden, im Wesentlichen unverändert weiterverwendet werden können. Sie werden lediglich im Bereich des Zwischenbildes 35 angeordnet.
Eine in Scan-Richtung angeordnete Blendenvorrichtung 28 ist vorzugsweise schnell beweglich, insbesondere besitzt sie eine mögliche Geschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit des Retikels 7, multipliziert mit dem Abbildungsmaßstab zwischen Objektfeld 5 und Zwischenbild 35. Die Blendenvorrichtung 28 kann insbesondere mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,1 m/s bis 4 m/s verlagerbar sein.
Vorteilhafterweise ist das Zwischenbild 35 gut korrigiert, insbesondere am Rand des Feldes. Die Güte der Korrektur des Zwischenbildes 35 kann durch die Größe des Punktbildes der Abbildung des Objektfeldes 5 in das Zwischenbild 35 quantifiziert werden. Hierfür werden für alle Strahlen eines Punktes im Objektfeld 5, wobei die Strahlen innerhalb der entsprechenden numerischen Apertur liegen, die Durchstoßpunkte in der Ebene des Zwischenbildes 35 berechnet. Die Streuung der Lage der Durchstoßpunkte, quantifiziert insbesondere durch den RMS-Wert, gibt dann die Größe des Punktbildes.
Die Größe des Punktbildes ist kleiner als 5%, insbesondere kleiner als 2%, insbesondere kleiner als 1% der Ausdehnung des Zwischenbildes 35, insbesondere der maximalen Ausdehnung des Zwischenbildes 35. Ist das Zwischenbild eine „echtes“ Zwischenbild, das heißt fallen die Lagen der Zwischenbilder in transversaler und in sagittaler Richtung, bzw. in Scan- und Cross-Scan-Richtung zusammen, so ist als Ausdehnung des Zwischenbildes 35 die größere Ausdehnung, typischerweise also die Ausdehnung in Cross-Scan-Richtung zu nehmen.
Es gibt auch Designs, bei denen ein Zwischenbild 35 nur in entweder Scan-Richtung oder in Cross-Scan-Richtung vorliegt. In diesem Fall ist für die Größe des Punktbildes nur der RMS-Wert der Strahldurchstoßkomponente in der entsprechenden Richtung zu nehmen. Bei einem Zwischenbild 35 in Cross-Scan-Richtung ist als Ausdehnung des Zwischenbildes in Cross-Scan-Richtung zu nehmen. Bei einem Zwischenbild 35 in Scan-Richtung ist als Ausdehnung des Zwischenbildes die Ausdehnung des Zwischenbildes in Scan-Richtung multipliziert mit dem Seitenverhältnis (Cross-Scan-Ausdehnung geteilt durch Scan-Ausdehnung) des Objektfeldes 5 zu nehmen.
Die in der 3 dargestellte Projektionsoptik 9 weist eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 auf.
In der 4 ist exemplarisch eine Projektionsoptik 9 mit sechs Spiegeln M₁ bis M₆ , jedoch einem anderen Design dargestellt.
Die in 4 dargestellte Projektionsoptik 9 weist eine bildseitige numerische Apertur von 0,33 auf.
Auch bei dem Design gemäß 4 ist das Zwischenbild 35 im Bereich zwischen dem vierten Spiegel M₄ und dem fünften Spiegel M₅ der Projektionsoptik 9 angeordnet.
Die Projektionsoptik gemäß 5 weist zehn Spiegel M₁ bis M₁₀ auf.
Die Projektionsoptik 9 gemäß 5 weist ein obskuriertes Design auf. Der Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 muss durch eine Obskuration im letzten Spiegel M₁₀ der Projektionsoptik 9 hindurchtreten.
Bei dem in der 5 dargestellten Design besteht das Zwischenbild 35 aus zwei separaten Zwischenbildern 35₁ , 35₂ . Die beiden Zwischenbilder 35₁ , 35₂ sind in Richtung des Strahlengangs der Projektionsoptik 9 voneinander getrennt. Es handelt sich insbesondere um ein Zwischenbild in Scan-Richtung und ein Zwischenbild in Cross-Scan-Richtung.
Dies kann vorteilhafterweise dazu genutzt werden, die x-ReMa-Blende und die y-ReMa-Blende voneinander beabstandet im Strahlengang der Projektionsoptik 9 anzuordnen. Dies ist in der 5 nicht im Detail dargestellt. Für ein derartiges optisches Design sei exemplarisch auf die WO 2016/166080 A1 , insbesondere die 2 und 3 sowie die 33 und 34 zusammen mit der dazugehörigen Beschreibung verwiesen.
In der 6 ist exemplarisch der Strahlengang einer Projektionsoptik 9 mit acht Spiegeln M₁ bis M₈ dargestellt. Bei diesem Design liegen die Zwischenbilder 35₁ , 35₂ im Bereich zwischen dem M₅ und M₆ .
Die Anordnung der Blendenvorrichtung 28 im Strahlengang der Projektionsoptik 9 wurde vorhergehend mit Bezug auf EUV-Systeme beschrieben. Sie ist grundsätzlich auch auf andere Lithographiesysteme, insbesondere DUV-Systeme übertragbar. In diesem Fall kann auf ein ansonsten eventuell notwendiges, spezielles ReMa-Objektiv zur Erzeugung eines zusätzlichen Zwischenbilds verzichtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 0109681 A2 [0003]
US 2005/0157285 A1 [0003]
WO 2009/074211 A1 [0036, 0066]
US 2015/0015865 A1 [0036, 0066]
US 6859515 B2 [0045]
US 6658084 B2 [0047]
WO 2016/166080 A1 [0087]

Claims

Projektionsoptik (9) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 1.1. einer Mehrzahl von Spiegeln (M_i; i = 1...n) und 1.2. einer Blendenvorrichtung (28) zur Reduzierung der Überstrahlung eines Bildfeldes (10) in einer Bildebene (11), 1.3. wobei die Blendenvorrichtung (28) ein oder mehrere verlagerbare Blendenelemente (30) aufweist, welche im Strahlengang der Projektionsoptik (9) hinter dem ersten Spiegel (M₁) angeordnet sind.
Projektionsoptik (9) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenelemente (30) im Strahlengang der Projektionsoptik (9) zwischen dem drittletzten Spiegel (M_n-2) und dem vorletzten Spiegel (M_n-1) oder zwischen dem viertletzten (M_n-3) und dem drittletzten Spiegel (M_n-2) angeordnet sind.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Strahlengang mit mindestens einem Zwischenbild (35) aufweist, im Bereich dessen ein oder mehrere Blendenelemente (30) der Blendenvorrichtung (28) angeordnet sind.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Zwischenbilder (35) aufweist, im Bereich derer jeweils ein oder mehrere Blendenelemente (30) der Blendenvorrichtung (28) angeordnet sind.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Strahlengang aufweist mit einem Strahlquerschnitt, der jeweils eine Erstreckung in einer Scanrichtung und in einer Cross-Scan-Richtung aufweist, und jeweils mindestens zwei Blendenelemente (30) in Scan-Richtung verschiebbar sind.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Strahlengang aufweist mit einem Strahlquerschnitt, der jeweils eine Erstreckung in einer Scan-Richtung und in einer Cross-Scan-Richtung aufweist, und jeweils mindestens zwei Blendenelemente (30) in Cross-Scan-Richtung verschiebbar sind.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenvorrichtung (28) eine ReMa-Blende ersetzt.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Blendenelemente (30) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,1 m/s verlagerbar ist.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Blendenelemente (30) derart verlagerbar ist, dass es ausschließlich am Beginn und am Ende der Belichtung eines Belichtungsfeldes in den Strahlquerschnitt ragt.
Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenvorrichtung (28) mindestens zwei Blendenelemente (30) aufweist, welche in Scan-Richtung verlagerbar sind und mindestens zwei Blendenelemente (30) aufweist, welche in Cross-Scan-Richtung verlagerbar sind, wobei ein Verhältnis der maximalen Verlagerungsgeschwindigkeit der Blendenelemente (30) in Scan-Richtung zu der in Cross-Scan-Richtung mindestens 10 : 1 beträgt.
Optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) aufweisend 11.1. eine Beleuchtungsoptik (4) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (5) mit Beleuchtungsstrahlung (14) und 11.2. eine Projektionsoptik (9) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Optisches System gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Retikels (7) keine ReMa-Blenden angeordnet sind.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie mit 13.1. einer Strahlungsquelle (3) zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (14), 13.2. einer Beleuchtungsoptik (4) zur Überführung der Beleuchtungsstrahlung (14) zu einem Objektfeld (5) und 13.3. einer Projektionsoptik (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: 14.1. Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 13, 14.2. Bereitstellen eines Retikels, 14.3. Bereitstellen eines Wafers mit einer für die Beleuchtungsstrahlung empfindlichen Beschichtung, 14.4. Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels auf den Wafer mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1), 14.5. Entwickeln der mit Beleuchtungsstrahlung belichteten Strahlungsempfindlichen Schicht auf dem Wafer.
Mikro- oder nanostrukturiertes Bauelement hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 14.