DE102019202752A1

DE102019202752A1 - Optisches system, blende und lithographieanlage

Info

Publication number: DE102019202752A1
Application number: DE102019202752.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg Tschischgale; Toralf Gruner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Es wird offenbart ein optisches System (200), insbesondere für eine Lithographieanlage (108A, 108B), aufweisend:einen Strahlgang (212), welcher eine Pupillenebene (204) und eine Feldebene (206) umfasst, undeine Blende (208, 210), welche in der Pupillenebene (204) angeordnet und zumindest in einem Teilbereich (700, 700') derart beschaffen ist, dass für jeden Feldpunkt (F, F) mit komplett ausgeleuchteter Eintrittspupille (EP) gilt:fürwobei:θ: der Raumwinkel eines Kreises in der Austrittspupille (AP) bezogen auf deren Mitte (M), wobei die Austrittspupille (AP) über einem jeweiligen Feldpunkt (F, F) gemeint ist,J(θ): die Lichtleistung in Abhängigkeit von θ,θ: der maximale Raumwinkel der Austrittspupille (AP), beschreibt,undwobei:θ: der Winkel eines Punktes (P) innerhalb des Kreises bezogen auf die Mitte (M) der Austrittspupille (AP),φ: der Winkel in Umfangsrichtung des Kreises, undI(θ, φ): die Lichtleistung an einem mittels θ, φ definierten Punkt (P), beschreibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, eine Blende und eine Lithographieanlage.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Um eine hohe Auflösung speziell von Lithographieanlagen zu erreichen, wird seit wenigen Jahren EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm genutzt, im Vergleich zu Vorgängersystemen mit typischen Betriebswellenlängen von 365 nm, 248 nm oder 193 nm. Der Schritt zum EUV-Bereich bedeutete den Verzicht auf brechende Medien, die bei dieser Wellenlänge nicht mehr sinnvoll einsetzbar sind, und den Übergang auf reine Spiegelsysteme, die entweder im nahezu senkrechten Einfall oder streifend arbeiten.
Um zu höheren Auflösungen im EUV-Bereich zu gelangen, wurden Designs mit hoher numerischer Apertur (im Weiteren auch „NA“) und Obskuration im Stand der Technik vorgeschlagen. Die Obskuration bewirkt, dass ein innerer Winkelbereich in der Austrittspupille unbeleuchtet bleibt. Der Nutzen besteht in einer weniger aufwendigen Optik und vor allem in einem im Vergleich deutlich erhöhten Transmissionsvermögen solcher Systeme.
Andererseits stellt sich nun die Aufgabe, wenn schon eine Obskuration in der Austrittspupille besteht, diese möglichst feldkonstant auszulegen. Schließlich sollen keine ortsvariablen Abbildungseinflüsse hervorgerufen werden. Stattdessen soll es dem Lithographie(insbesondere Chip)-Hersteller möglich sein, den Abbildungseinfluss des fehlenden Lichtes, oft nach vorheriger Simulation und Optimierung, durch einen Maskenvorhalt auszugleichen (z.B. so genannte „optical proximity correction“ oder/und der Einsatz von SRAFs = „sub resolution assist feature“s, gemeinsam mit einer Anpassung der Strukturgröße auf der Maske, die im Allgemeinen nicht mehr linear mit jener im Bild korreliert ist).
Um die Maskenauslegung nicht übertrieben komplex zu gestalten, soll dieser Vorhalt positionsunabhängig sein. Diese Anforderung ist längst für die NA-Blende bekannt und wird im optischen Design weitgehend berücksichtigt. Dies in der Regel dadurch, dass eine Obskurationsblende zusätzlich zur NA-Blende vorgesehen wird. Die Obskurationsblende ist derart groß gewählt, dass der von der Obskuration erzeugte Schatten in der Austrittspupille für jeden Feldpunkt hinter der Obskurationsblende liegt.
Allerdings gehört es zu den Spezifika aktueller EUV-Systeme, dass das Mischvermögen der Beleuchtungssysteme im Winkelraum gering ist, so dass typischerweise einzelne helle Beleuchtungsflecken im ansonsten dunklen Gebiet liegen („illumination spots“). Zuweilen vergleicht man eine solche Intensitätsverteilung veranschaulichend mit einem Sternenhimmel. Gegenüber einer aus dem DUV bekannten geglätteten, gleichmäßigen Lichtverteilung im Winkelraum hat eine derartige Lichtverteilung die Eigenschaft, dass bereits eine kleine Änderung im durchgelassenen Winkelbereich spürbaren Intensitätseinfluss hinterlässt, weil die Energie stärker konzentriert ist.
Obskurations- und NA-Blenden stehen Fourier-konjugiert zum Feld, so dass die Beleuchtungswinkelverteilung dort im Wesentlichen als Ortsintensitätsverteilung zutage tritt. Weil die Relation nicht perfekt ist, gibt es eine gewisse Abhängigkeit des Pupillenortes zu einem gegebenen Beleuchtungswinkel vom Feldpunkt. D.h., dass die Austrittspupille über einem jeweiligen Feldpunkt nicht Licht von sämtlichen Pupillenorten einfängt. Bildlich ausgedrückt wandert somit bspw. ein heller Beleuchtungsfleck über die Blendenebene (oder allgemeiner Blendenfläche), wenn man sich gedanklich über das Feld bewegt. Dabei kann es passieren, dass eine Blende für einen Feldpunkt den hellen Fleck verdeckt, für den benachbarten aber durchlässt, der Fleck insoweit also nicht von der Blende vignettiert wird. Es resultiert ein Intensitätssprung zwischen beiden Feldorten. Lässt man diesen Sprung unkorrigiert, so bewirkt er in Kombination mit der Lackschwelle bei gegebener Dosis eine Strukturbreitenvariation zwischen beiden Feldpunkten. Diese so genannte CD-Variation ist eine wichtige Qualitätsmetrik bei der Halbleiterherstellung, können doch im Ergebnis Kurzschlüsse, Leiterunterbrechungen oder abweichende Signallaufzeiten die Funktionalität des Halbleiterelements beeinträchtigen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System, eine verbesserte Blende sowie eine verbesserte Lithographieanlage bereitzustellen.
Demgemäß wird vorgeschlagen: ein optisches System, insbesondere für eine Lithographieanlage, aufweisend:

einen Strahlgang, welcher eine Pupillenebene und eine Feldebene umfasst, und
eine Blende, welche in der Pupillenebene angeordnet und zumindest in einem Teilbereich derart beschaffen ist, dass für jeden Feldpunkt mit komplett ausgeleuchteter Eintrittspupille gilt: $| \frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}} | \leq 1000$

0 \leq θ_{i} \leq θ_{m a x},

θ_i: der Raumwinkel eines Kreises in der Austrittspupille bezogen auf deren Mitte, wobei die Austrittspupille über einem jeweiligen Feldpunkt gemeint ist,
J(θ_i): die Lichtleistung (in bspw. Watt) in Abhängigkeit von θ_i,
θ_max: der maximale Raumwinkel der Austrittspupille,

J (θ_{i}) = \frac{\frac{1}{θ_{i}} \int_{0}^{θ_{i}} θ d θ \int_{0}^{2 π} d φ I (θ, φ)}{\frac{1}{10 % θ_{max}} \int_{0}^{10 % θ_{max}} θ d θ \int_{0}^{2 π} d θ I (θ, φ)},

θ: der Winkel eines Punktes innerhalb des Kreises bezogen auf die Mitte der Austrittspupille,
φ: der Winkel in Umfangsrichtung des Kreises, und
I(θ, φ): die Lichtleistung (in bspw. Watt) an einem mittels θ, φ definierten Punkt, beschreibt.

Indem ein derart beschaffener Teilbereich der Blende geschaffen wird, kann vermieden werden, dass im eingangs beschriebenen Beispiel der Lichtfleck in der Austrittspupille über einem Feldpunkt sichtbar, für den anderen Feldpunkt aber vom Blendenrand abgeschnitten wird. Vielmehr hat der Teilbereich die Wirkung, dass er in Ausführungsformen ohne Beschränkung der Allgemeinheit - bezogen auf den Strahlengang - radial nach außen (im Fall einer Aperturblende) oder radial nach innen (im Fall einer Obskurationsblende) weniger oder zunehmend weniger Licht durchlässt, also seine Transmissivität abnimmt. D.h., der Lichtfleck wird nicht mehr vom Blendenrand abgeschnitten, ein Teil seines Lichtes erreicht auch den anderen Feldpunkt. Anders gesagt wirkt der Teilbereich nur teilweise abschattend, die Abblendwirkung setzt allmählich und nicht sprunghaft ein. Entsprechend ergibt sich ein kontinuierlicher Intensitätsverlauf zwischen benachbarten Feldpunkten. Die eingangs erläuterte Strukturbreitenvariation bei der Halbleiterherstellung wird vermieden oder reduziert.
Bei dem optischen System kann es sich beispielsweise um ein Projektionsobjektiv handeln.
Die Lithographieanlage kann eine EUV- oder DUV-Lithographieanlage sein.
Das optische System umfasst eine Objekt- und eine Bildebene. Die Feldebene meint die Objekt- oder Bildebene. Die Pupillenebene ist zwischen der Objekt- und Bildebene angeordnet.
Die beschriebenen Relationen für jeden Feldpunkt gelten für den Fall einer komplett ausgeleuchteten Eintrittspupille. Dies meint nicht (notwendigerweise) den Regelbetrieb (insbesondere Produktionsbetrieb) des optischen Systems. Vielmehr ist der Zustand einer komplett ausgeleuchteten Eintrittspupille ein solcher, um die Eigenschaften der Blende anhand der vorstehend beschriebenen Relationen (Gleichungen) exakt beschreiben zu können.
Es hat sich gezeigt, dass ein Ansteigen/ein Abfallen einer Änderung der Lichtleistung J in Abhängigkeit des Raumwinkels θ_i kleiner gleich 1000 genügt, um insbesondere die genannten Strukturbreitenvariationen zu vermeiden.
J(θ_i) beschreibt die Lichtleistung als dimensionslose Größe. Dies wird dadurch erreicht, dass die über einen jeweiligen Kreis integrierte Lichtleistung durch die über einen 10%-Kreis (d.h. einen Kreis mit einem Radius von 10% des Maximalradius entsprechend θ_max) integrierte und mit 10 multiplizierte Lichtleistung geteilt wird.
Die Lichtleistung I(θ, φ) an den durch θ, φ definierten Punkten wird über Kreise integriert, um insbesondere auch Fälle abzudecken, in denen der Teilbereich der Blende einen gezackten Rand aufweist. Geht man nämlich von einer statistischen Verteilung der einleitend genannten hellen Flecken über den Blendenrand aus, so kommt auch einem gezackten Rand die Wirkung einer reduzierten Transmissivität zu. Aber auch ohne statistische Verteilung ergibt sich dieser Effekt, beispielsweise während eines Scan-Vorgangs in einer Lithographieanlage.
Die Lichtleistung I(θ, φ) kann beispielsweise in einem entsprechenden optischen System in Watt pro Steradiant gemessen werden. Die Messung kann mit Hilfe eines Sensors, beispielsweise einer Photodiode, erfolgen. Die über die jeweiligen Kreise integrierte Lichtleistung kann beispielsweise einfach dadurch gemessen werden, dass dem Sensor eine Blende, beispielsweise Irisblende, vorgeschaltet wird, deren Blendenweite variiert wird. Die für eine jeweilige Blendenweite erfasste Lichtleistung wird durch die Lichtleistung bei 10%Blendenweite geteilt, um so eine dimensionslose Größe zu erhalten. Die Veränderung der dimensionslosen Größe in Abhängigkeit von der Blendenweite ist dann $\frac{d J (θ_{i})}{d θ_{i}}$
(erste Ableitung von J(θ_i)). Der Teilbereich der Blende ist so beschaffen, dass $\frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}}$
(zweite Ableitung von J(θ_i)) für alle Blendenweiten betragsmäßig kleiner 1000 beträgt. Der Teilbereich ist so beschaffen, dass dies für alle Feldpunkte gilt. Entsprechend kann der Sensor samt Blende in der Feldebene des optischen Systems an beliebig vielen Punkten angeordnet werden, um dieses Ergebnis zu bestätigen.
Gemäß einer Ausführungsform gilt: $| \frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}} | \leq 1000.$
Mit einer so gewählten Relation für die Ableitung der Lichtleistung werden Intensitätssprünge noch besser vermieden bzw. Intensitätsänderungen am inneren (Obskurationsblende) oder äußeren (Aperturblende) Rand der Austrittspupille werden noch besser geglättet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Teilbereich gelöchert oder porös ausgebildet.
Durch die Wahl geeigneter Lochdurchmesser und/oder der Anzahl Löcher pro Flächeneinheit in dem gelöcherten Teilbereich kann die Abblendwirkung der Blende eingestellt werden, um Intensitätssprünge im Feld zu vermeiden. Der Lochdurchmesser kann beispielsweise zwischen 1 und 100 µm betragen. Die Anzahl Löcher pro mm² kann beispielsweise zwischen 1 und 1000 betragen. „Porös“ meint hier ein offen poröses Material, d.h. ein solches, bei dem die Poren mit der Umgebung in Verbindung stehen. Die Porosität muss dabei so gestaltet sein, dass in Lichtrichtung nur so wenig festes Material „gesehen“ wird, dass die gewünschte Transmission (im Mittel) resultiert. Der Teilbereich kann mikroporös (Porengröße < 2 nm), mesoporös (Porengröße zwischen 2 und 50 nm) oder makroporös (Poren > 50 nm) ausgebildet sein. Die Porosität (definiert als 1 minus dem Quotienten aus Rohdichte [Festkörper mit Poren] und Reindichte [zermahlener Festkörper, d.h. ohne Poren] mal 100) in dem Teilbereich kann beispielsweise zwischen 70% und 1% betragen. Beispielsweise kann der Teilbereich poröses Aluminium oder eine poröse Aluminiumlegierung aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Teilbereich einen durchbrochenen, insbesondere gezackten, äußeren oder inneren Blendenrand.
Insbesondere kann die Blende (NA-Blende) mit einem gezackten inneren Blendenrand versehen sein. In anderen Ausführungsformen ist die Blende (Obskurationsblende) mit einem gezackten äußeren Rand versehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Teilbereich eine variable Dicke auf.
Beispielsweise kann die Dicke zwischen 10 nm und 1 mm variieren, d.h. der Teilbereich umfasst einen ersten Abschnitt, welcher maximal 10 nm dick ist, und einen zweiten Abschnitt, welcher minimal 1 mm dick ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nimmt die Dicke bezogen auf den Strahlengang radial nach außen zu- oder ab.
Dadurch lässt sich insbesondere der innere Rand einer NA-Blende und/oder der äußere Rand einer Obskurationsblende geeignet lichtdurchlässig gestalten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische System eine Scaneinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, ein abzubildendes Objekt in einer Scanrichtung fortschreitend zu belichten, wobei sich die zumindest zwei Teilbereiche senkrecht zur Scanrichtung gegenüberliegen.
Der Scanprozess bewirkt, dass in der Scanrichtung der einleitend angesprochene „Sternenhimmel“ über die Blendenebene bewegt wird. Wird ein einzelner „Stern“ betrachtet, so schiebt sich dieser zunehmend über den Blendenrand. Dadurch ergibt sich in dieser Richtung bereits eine Glättung der Intensitäten im Feld. Es kann demnach vorteilhaft sein, in dieser Richtung die entsprechenden Blendenränder bspw. scharf vorzusehen, um so Lichtverluste zu vermeiden. Andererseits werden zwei Teilbereiche vorgesehen, die sich senkrecht zur Scanrichtung gegenüberliegen. Da sich der vorgenannte Glättungseffekt aufgrund des Scanvorgangs in der Richtung senkrecht zur Scanrichtung nicht einstellt, wird die Blende vorteilhaft in diesen Teilbereichen teilweise lichtdurchlässig gestaltet, um auch für diese Bereiche im Feld eine Glättung herbeizuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Blende eine Apertur-, Obskurations-, Streulicht- oder Falschlichtblende.
Diese stellen besonders vorteilhafte Anwendungsbeispiele der Blende dar.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt θ_max ≥ 23.57°.
Die mit hohen numerischen Aperturen - hier ausgedrückt durch den Winkel θ_max - erzielbaren hohen Auflösungen sind besonders auf eine Intensitätsglättung angewiesen, weil hier Strukturbreitenvariationen besonders schädlich sein können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Blende als durchgängige Folie ausgebildet.
„Durchgängig“ meint, dass die Folie kein Loch aufweist. Die Folie ist dagegen in einem ersten (beispielsweise mittigen) Teilbereich derart dünn ausgebildet, dass dieser von dem Arbeitslicht durchdrungen werden kann. In einem zweiten (äußeren) Teilbereich ist sie dagegen derart dick ausgebildet, dass sie das Arbeitslicht vollständig abschattet. Der dritte Teilbereich zwischen dem ersten und zweiten Teilbereich ist derart beschafften, dass er die Intensitätsglättung im Feld herbeiführt. Dazu kann dieser beispielsweise eine Dicke aufweisen, die diesen teilweise lichtdurchlässig macht. Alternativ oder zusätzlich kann dieser mit der beschriebenen Lochung oder Porosität vorgesehen sein. Die Folie kann eine Aluminiumfolie sein. Der erste Teilbereich kann beispielsweise eine Dicke von bis zu 50 nm, der zweite Teilbereich eine Dicke von 1mm oder größer und der dritte Teilbereich eine Dicke zwischen 50 nm und 1 mm aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Blende als Spiegel ausgebildet.
Es wird ein Spiegel in der Pupillenebene angeordnet, dessen optisch wirksame Fläche (Engl.: optical footprint) aufweist: eine (im Wesentlichen) nicht-reflektierende Fläche, die in ihrer optischen Wirkung der einer herkömmlichen Blende entspricht, den vorstehend beschriebenen Teilbereich, und eine reflektierende Fläche, welche dem ungehinderten Lichtdurchtrittsbereich einer herkömmlichen Blende entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System dazu eingerichtet, EUV-Licht als Arbeitslicht zu verwenden.
Da bei EUV-Systemen das Mischvermögen im Winkelraum gering ist (Stichwort: Sternenhimmel), ist eine Anwendung der Blende mit Intensitätsglättung im Feld besonders vorteilhaft.
Weiterhin wird bereitgestellt: eine Blende, insbesondere Apertur- oder Obskurationsblende, für eine Lithographieanlage, mit zumindest einem Teilbereich, welcher eine Transmission zwischen 10% und 90% aufweist.
Weiter bevorzugt beträgt die Transmission zwischen 20% und 80%, noch weiter bevorzugt zwischen 30% und 70%. Die Transmission kann (nur) anhand der Blende selbst bestimmt werden. Dazu wird das von dem Teilbereich durchgelassene Licht zu der Lichtmenge ins Verhältnis gesetzt, welche dieser durchlassen würde, wenn er lichtdurchlässig gestaltet wäre.
Noch weiterhin wird bereitgestellt: eine Blende, insbesondere Apertur- oder Obskurationsblende, für eine Lithographieanlage, mit zumindest einem Teilbereich, welcher gelöchert oder porös ausgebildet ist, einen durchbrochenen, insbesondere gezackten, äußeren oder inneren Blendenrand umfasst und/oder eine variable Dicke aufweist.
Noch weiterhin wird bereitgestellt: eine Lithographieanlage, insbesondere EUV-Lithographieanlage, mit einem optischen System oder einer Blende, jeweils wie vorstehend beschrieben.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagenen Blenden sowie die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein optisches System gemäß einer Ausführungsform;
3 zeigt einen Verlauf einer chemischen Reaktion;
4 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittspupille aus 2;
5 zeigt die über Kreise integrierte Lichtleistung in Abhängigkeit des Kreisradius bzw. Raumwinkels;
6 zeigt die Ableitung der Lichtleistung aus 5 nach dem Raumwinkel; und
7 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Blenden.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
2 zeigt einen Schnitt durch ein optisches System 200. Das optische System 200 ist beispielsweise Bestandteil einer der Lithographieanlagen 100A, 100B. Insbesondere kann das optische System 200 in Form des Projektionssystems 104 (Projektionsobjektiv) ausgebildet sein.
Das optische System umfasst beispielsweise eine Objektebene 202, eine Pupillenebene 204 und eine Feldebene 206. In der Objektebene 202 ist ein Objekt mit Objektpunkten O₁ , O₂ angeordnet, welche mittels der Pupillenebene 204 auf Feldpunkte F₁ , F₂ abgebildet werden. Bei dem Objekt kann es sich im Falle der Anwendung in einer der Lithographieanlagen 100A, 100B um die Photomaske (Retikel) handeln. In der Feldebene 206 ist beispielsweise der zu belichtende Wafer 124 angeordnet. Grundsätzlich kann es sich bei der Feldebene 206 um eine Bild- oder Zwischenbildebene handeln.
Anstellte der Objektebene 202 könnte auch eine Feldebene vorgesehen sein, wobei Bilder in dieser auf die Feldebene 206 abgebildet werden. Die Pupillenebene 204 ist bevorzugt zwischen der Objektebene 202 und der Feldebene 206 vorgesehen, d.h. weder objekt- noch bildseitig angeordnet.
In der Pupillenebene 204 sind ein oder mehrere Blenden angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind eine NA (numerische Apertur)-Blende 208 und eine Obskurationsblende 210 vorgesehen. Die Blenden 208, 210 definieren zusammen mit den Ebenen 202, 204, 206 einen Strahlengang 212, dem Arbeitslicht 214 durch das optische System 200 folgt. Anstelle oder zusätzlich zu den Blenden 208, 210 könnten auch eine Streulicht- und/oder Falschlichtblende (nicht gezeigt) in der Pupillenebene 204 oder an anderen Positionen, speziell Zwischenbildebenen (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Das Arbeitslicht 214 umfasst hier beispielhaft Strahlen 214-1, 214-2, welche die Abbildung der Objektpunkte O₁ , O₂ auf die Feldebene F₁ , F₂ beschreiben. Die Darstellung ist rein schematisch, so dass zwischen Objektebene 202 und der Pupillenebene 204 sowie zwischen der Pupillenebene 204 und der Feldebene 206 eine Vielzahl optischer Elemente, beispielsweise Spiegel, Linsen, optische Gitter und dergleichen angeordnet sein können. Beispielhaft ist ein Spiegel 218 zwischen der Pupillenebene 204 und der Feldebene 206 gezeigt, auf den nachfolgend noch näher Bezug genommen wird. Insbesondere könnten in Ausführungsformen die Spiegel M1 bis M6 (siehe 1A) oder die Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zwischen der Objektebene 202 und der Feldebene 206 angeordnet sein.
Die NA-Blende 208 hat die Aufgabe, das Arbeitslicht 214 in einer radialen Richtung R bezogen auf den Strahlengang 212 von außen nach innen zu beschneiden und begrenzt dadurch den maximalen hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θ_max. Dieser gibt wiederum die numerische Apertur des optischen Systems 200 vor. Die Obskurationsblende 210 hat die Aufgabe, eine Obskuration 216 im Strahlengang zu verdecken. Dazu schneidet sie einen - bezogen auf den Strahlengang 212 radial (Richtung R) inneren - Teil des Arbeitslichts 214 heraus. Bei der Obskuration 216 kann es sich beispielsweise um einen Durchbruch in dem Spiegel 218 handeln, so dass ein dem Feldpunkt F₁ an sich zugeordneter Lichtstrahl S₁ nicht zu diesem gelangt, also ein Schatten entsteht. Die Obskurationsblende 210 ist derart groß gewählt und angeordnet, dass der von der Obskuration 216 erzeugte Schatten in der Austrittspupille AP für jeden Feldpunkt F₁ , F₂ hinter dem Schatten der Obskurationsblende 210 liegt. Mit anderen Worten verhält sich die Obskuration 216 damit feldkonstant.
Die Austrittspupille AP ist beispielhaft für den Feldpunkt F1 gezeigt. Dabei handelt sich um die bildseitige Abbildung der NA-Blende 208 und der Obskurationsblende 210. Weiterhin ist für den Objektpunkt O1 die Eintrittspupille EP gezeigt. Bei dieser handelt es sich um die objektseitige Abbildung der NA-Blende 208 und der Obskurationsblende 210.
Die Austrittspupille AP spannt über dem Feldpunkt F1 einen mit Licht gefüllten Winkelraum W auf. Dieser wird begrenzt durch Rand(licht)strahlen S₂ , S₃ . Diese fallen jeweils unter dem hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θ_max auf den Feldpunkt F₁ . Der Öffnungswinkel θ_max wird gemessen zwischen einem jeweiligen Randstrahl S₂ , S₃ und einem Zentral(licht)strahl S₄ auf den Feldpunkt F₁ . Der Zentralstrahl S₄ schneidet einen Mittelpunkt M der Austrittspupille AP. Der Zentral(licht)strahl S₄ kann auch in der Obskuration liegen, sprich, stets dunkel sein. Gleichwohl dient er vorliegend als (gedachte) Referenz.
Jeder Punkt P (siehe 4) in der Austrittspupille AP lässt sich mit Hilfe eines Richtungsvektors V beschreiben. Dieser weist einen Winkel θ zu dem Zentralstrahl S₄ auf. Weiter weist der Richtungsvektor V einen Winkel φ in Umfangsrichtung um den Mittelpunkt M auf.
Grundsätzlich gilt, dass jedem Lichtstrahl in der Austrittspupille AP - beschrieben durch die Winkel θ, φ - ein Ort in der Pupillenebene 204 zugeordnet ist. Mit anderen Worten sieht also jeder Feldpunkt F₁ , F₂ alle Lichtpunkte in der Pupillenebene 204. Dies gilt auch umgekehrt: Dem Licht im Winkelraum über der Pupillenebene 204 ist ein Ort in der Feldebene 206 zugeordnet.
Diese Relation trifft jedoch in der Praxis nicht für alle Feldpunkte F₁ , F₂ zu. Im Ergebnis führt dies dazu, dass ein in 2 beispielhaft angedeuteter Lichtfleck LF zwar auf den Feldpunkt F₁ abgebildet wird, auf den Feldpunkt F₂ jedoch nicht. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von EUV-Licht als Arbeitslicht 214 problematisch, weil dieses in solchen Systemen oftmals nicht homogen im Winkelraum verteilt ist, sondern an einzelnen Lichtflecken („Sternen“) konzentriert ist. Als Konsequenz kommt im Feldpunkt F₂ deutlich weniger Licht an als im Feldpunkt F₁ .
Befindet sich in der Feldebene 206 eine nicht näher gezeigte lichtempfindliche Schicht (Lack) im Rahmen eines Halbleiterherstellungsprozesses kann es nun vorkommen, dass - wie in 3 illustriert - für den Feldpunkt F1 die gesammelte Lichtmenge I den kritischen Wert von I₀ (sog. Lackschwelle) übersteigt. Entsprechend reagiert der Lack damit an dieser Stelle chemisch und härtet aus. Für den Feldpunkt F2 endet die chemische Reaktion jedoch vorzeitig, weil die kritische Lichtmenge I₀ nicht erreicht wird. In der Folge kann es zu ungewünschten Strukturbreitenvariationen auf dem so beispielsweise hergestellten Chip kommen.
Die Erfinder haben erkannt, dass - ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Idee - eine Verbesserung dadurch erreicht werden kann, dass der herkömmlicherweise lichtscharfe, d.h. lichtundurchlässige, Randbereich 220 der NA-Blende 208 wie auch der herkömmlicherweise lichtscharfe Randbereich 222 der Obskurationsblende 210 teilweise lichtdurchlässig gestaltet werden. Bei geeigneter Ausgestaltung der Lichtdurchlässigkeit können Intensitätssprünge von einem Feldpunkt F₁ zum nächsten Feldpunkt F₂ verhindert werden, weil dann entsprechende Lichtflecken LF nur teilweise vignettiert werden (nur ein Teil der Lichtes gelangt nämlich durch den Randbereich der Blende).
Insoweit ist - ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Idee - zu beachten, dass herkömmliche randscharfe Blenden 208, 210 normalerweise so angeordnet werden, dass eine maximale Lichtmenge zur Abbildung zur Verfügung steht. Diese Lichtmenge kann, da maximal, in der Regel nicht mehr (ohne inakzeptable Nebeneffekte) dadurch vergrößert werden, dass vorher lichtundurchlässige Bereiche teildurchlässig ausgelegt werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lösung - in anderen Ausführungsformen kann sich dies anders verhalten - werden also herkömmlicherweise komplett lichtdurchlässige Bereiche partiell abgedunkelt.
Es werden daher die Blenden 208, 210 mit einem oder mehreren teilweise lichtdurchlässigen Teilbereichen 700, 700' vorgesehen, wie sie in Zusammenhang mit den 7 bis 12 nachfolgend noch näher beschrieben werden. Die Teilbereiche 700, 700' haben die Eigenschaft, dass sie Intensitätssprünge zwischen Feldpunkten F₁ , F₂ vermeiden.
Im Detail werden die Blenden 208, 210 samt Teilbereiche 700, 700' wie folgt ausgelegt: Bei voll ausgeleuchteter Eintrittspupille EP (dies ist ein „künstlicher“ Zustand und wird in der Regel im Produktionsbetrieb des optischen Systems 200 nicht angetroffen) gilt für jeden Feldpunkt (zwei dieser beispielhaft mit F₁ , F₂ bezeichnet): $| \frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}} | \leq 1000$
für $0 \leq θ_{i} \leq θ_{m a x} .$
Hierbei beschreibt der Winkel θ_i den Radius eines jeweiligen Kreises in 4 ausgehend von dem Mittelpunkt M. Bei der Darstellung gemäß 4 sind die Winkel θ, φ aus 2 in die Ebene der Austrittspupille AP hineinprojiziert. J(θ_i) beschreibt die über einen jeweiligen Kreis mit Radius θ_i integrierte Lichtleistung gemäß folgender Formel: $J (θ_{i}) = \frac{\frac{1}{θ_{i}} \int_{0}^{θ_{i}} θ d θ \int_{0}^{2 π} d φ I (θ, φ)}{\frac{1}{10 % θ_{max}} \int_{0}^{10 % θ_{max}} θ d θ \int_{0}^{2 π} d θ I (θ, φ)}$
I(θ, φ) ist die Lichtleistung (bspw. in Watt) an einem mittels θ, φ definierten Punkt in der Austrittspupille AP. π ist 3.14159 usw.
J(θ_i) ist eine dimensionslose Größe. Dazu steht in Gleichung 2 im Nenner die über einen 10%-Kreis integrierte Lichtleistung, d.h. des Kreises, dessen Radius 10% von θ_max beträgt, multipliziert mit $\frac{1}{10 %} .$
Außerdem sind Zähler und Nenner der Gleichung 2 jeweils mit Hilfe von $\frac{1}{θ_{i}} bzw . \frac{1}{θ_{max}}$
linearisiert, um die Eigenschaften der vorgeschlagenen Teilbereiche 700, 700' besser in den nachfolgenden 5 und 6 veranschaulichen zu können.
J(θ_i) kann für ein gegebenes optisches System 200 gemessen werden, indem ein Sensor (nicht gezeigt), insbesondere eine Photodiode, mit vorgeschalteter Blende (ebenfalls nicht gezeigt), bspw. Irisblende, in die Feldebene 206 gestellt wird. Die Blende wird zunehmend geöffnet und die aufgesammelte Lichtmenge für eine jeweilige Blendenstellung (entsprechend θ_i) gemessen.
Die integrierte Lichtleistung J(θ_i) ist in 5 aufgetragen, und zwar für das in 2 gezeigt Beispiel, bei dem die NA-Blende 208 und die Obskurationsblende 210 vorgesehen sind. Es sei an dieser Stelle betont, dass nur eine NA-Blende vorgesehen sein könnte.
Die über Kreise integrierte Lichtleistung J(θ_i) steigt erst mit Eindringen in den Teilbereich 700 der Obskurationsblende 210 an (vgl. gestrichelte Linie in 5), weil dieser teilweise lichtdurchlässig beschaffen ist. Der entsprechende Radius ist mit θ_min bezeichnet und entspricht den innersten Randstrahlen in der Austrittspupille AP, siehe auch 4. Die Randstrahlen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 nicht dargestellt.
Der Anstieg der integrierten Lichtleistung J(θ_i) ist ohne Diskontinuitäten. Die entsprechende Ableitung $\frac{d J (θ_{i})}{d θ_{i}}$
ist in 6 in gestrichelter Linie aufgetragen. Der maximale Anstieg bzw. der maximale Abfall (siehe zweifach abgeleitete Betragsfunktion in Gleichung 1: $| \frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}} |$
) dieser beträgt ausgehend von θ_min jedenfalls kleiner oder gleich 1000, bevorzugt kleiner oder gleich 100, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 10. Eine entsprechende Linie mit Steigung 10 (entsprechend $\frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}}$
) ist in 6 eingezeichnet.
Mit Eindringen in den Teilbereich 700 der NA-Blende 208 flacht die Zunahme der integrierten Lichtleistung J(θ_i) zunehmend ab, wiederum ohne Diskontinuitäten. Insoweit ist in 6 eine Linie mit Steigung minus 10 eingezeichnet. 6 zeigt, dass $\frac{d J (θ_{i})}{d θ_{i}}$
diese Linie stets unterschreitet, also die zweite Ableitung der Betragsfunktion auch kleiner oder gleich 1000, bevorzugt kleiner oder gleich 100, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 10 beträgt. Mit Erreichen von θ_max nimmt die aufgesammelte Lichtmenge nicht weiter zu.
Demgegenüber zeigen 5 und 6 die Verläufe auch jeweils für herkömmliche Blenden 208, 210 (durchgezogene Linie in 5 und 6). Hier ist zu erkennen, dass diese im Bereich ihres θ'_min und θ'_max Diskontinuitäten aufweisen, was die integrierte Lichtleistung J(θ_i) bzw. deren Ableitung $\frac{d J (θ_{i})}{d θ_{i}}$
angeht.
7 illustriert nun ein Ausführungsbeispiel einer vorgenannten Blende, und zwar in zwei unterschiedlichen Varianten. Die Blende ist als NA-Blende 208 ausgeführt. Sie weist eine Ringform mit einer inneren (Durchgangs-)Öffnung 702 auf. Die Öffnung 702 wird von einem inneren Rand 704 begrenzt. Der Teilbereich 700 ist angrenzend an den inneren Rand 704 vorgesehen. Der Teilbereich 700 kann vollständig um den inneren Rand 704 umlaufend vorgesehen sein, oder es können mehrere, auch voneinander getrennte Teilbereiche 700, 700' vorgesehen sein, wie mit Bezug auf 10 später noch näher erläutert wird.
Gemäß einer ersten Variante - gezeigt in der vergrößerten Ansicht A - ist der Teilbereich 700 gelöchert ausgebildet. Entsprechende Löcher sind mit 706 bezeichnet. Die Durchmesser D der Löcher 706 können beispielsweise zwischen 1 und 100 µm bevorzugt 20 bis 70 µm betragen. Die Anzahl Löcher 706 pro mm² (hiernach „Lochdichte“) kann beispielsweise zwischen 1 und 1000, bevorzugt 500 bis 800 betragen. Derartige Löcher 706 können beispielsweise mechanisch (insbesondere mittels Lasers) oder chemisch (insbesondere durch Ätzen) hergestellt werden. Ferner kann die Lochdichte bezogen auf einen Radius R_b variieren, insbesondere in Richtung nach außen abnehmen.
Anstelle von Löchern könnte 706 sich letztlich ähnlich darstellende, beispielsweise nach außen offene, Poren bezeichnen. Beispielsweise könnte der Teilbereich 700 aus porösem Aluminium oder einem sonstigen porösem Material, insbesondere Metall, gefertigt sein. Beispielsweise kann die Porosität zwischen 70% und 1%, bevorzugt zwischen 10% und 50% betragen.
Der Schnitt B-B zeigt eine Beschaffenheit des Teilbereichs 700 gemäß einer zweiten Variante. Bei dieser variiert die Dicke des Teilbereichs 700. Beispielsweise beträgt die Dicke t₁ angrenzend an den inneren Rand 704 10 nm, bevorzugt 50 nm. Die Dicke nimmt dann in radialer Richtung R_b zu, bis diese t₂ = 1 mm, bevorzugt 2 mm erreicht. Für t₂ gleich 1 mm oder größer kann die Blende 208 komplett lichtdicht sein. Anstelle der gezeigten Zunahme der Dicke kann auch vorgesehen sein, dass sich der Teilbereich 700 in einen ersten Abschnitt mit der Dicke t₁ = 50 nm und einen zweiten Abschnitt mit der Dicke t₂ = 100 nm teilt, wobei die Abschnitte über eine Stufe (nicht gezeigt) miteinander verbunden sind. Der erste und zweite Abschnitt sind damit jeweils teilweise, jedoch unterschiedlich stark lichtdurchlässig. Die angegebenen Werte für t₁ und t₂ sind rein beispielhaft zu verstehen und können nach Bedarf variiert werden.
Außerdem können die erste und zweite Variante nach Bedarf beliebig kombiniert werden. So kann der Bereich mit verminderter Dicke beispielsweise Löcher 706 und/oder eine Porosität aufweisen.
8 zeigt die Anwendung der ersten und/oder zweiten Variante aus 7 auf die Obskurationsblende 210. Hier ist der äußere Rand 800 mit dem Teilbereich 700 versehen.
9 zeigt eine Obskurationsblende 210 mit einem gezackten Rand 800. Zwei Zacken sind beispielhaft mit dem Bezugszeichen 900 versehen. Ein ausgesparter Bereich zwischen jeweils zwei Zacken 900 ist mit 902 bezeichnet. Die Wirkung der Zacken 900 in Verbindung mit den ausgesparten und damit lichtdurchlässigen Bereichen 902 ist, dass die Blende 210 ebenfalls teilweise lichtdurchlässig ist (Teilbereich 700). Aus Sicht der Feldpunkte F₁ , F₂ , weist die Blende 210 zwar zunächst einen scharfen, lichtundurchlässigen Rand auf. Aufgrund der statistischen Verteilung der Lichtflecken LF über die Pupillenebene 204 (siehe 2) ergibt sich jedoch ebenfalls der Effekt einer nur teilweisen Abschattung im äußeren Randbereich der Blende 210. Eine beispielhafte Verteilung der Lichtflecken LF ist in 9 illustriert - diese werden teilweise vignettiert, und teilweise durchgelassen.
Selbstverständlich kann auch eine NA-Blende 208 entsprechend gebildet sein. Dazu weist diese an ihrem inneren Rand 704 Zacken 900 auf. Im Übrigen gelten die vorstehenden Ausführungsformen.
10 illustriert ein Ausführungsbeispiel einer Blende 208 mit zwei Teilbereichen 700, 700' am inneren Rand 704, welche sich senkrecht zu einer Scanrichtung 1000 gegenüberliegen. Die Scanrichtung 1000 ergibt sich hier dadurch, dass die Photomaske 120 (siehe 1A und 1B) abgescannt wird. Dazu sind ein oder mehrere Scaneinrichtungen 134, 136 vorgesehen, welche Arbeitslicht 108A, 108B, 214 (siehe 1A, 1B und 2) zeitabhängig über die Photomaske 120 streichen lassen. Das Scannen wird bei dem Ausführungsbeispiel durch das gemäß Abbildungsmaßstab synchrone Verfahren von in 1A gezeigten Retikel- und Substrattischen 134, 136 (Engl. :„reticle table“, „wafer table“) vorgenommen. Fährt z.B. der Retikeltisch 134 während der Belichtung in der Scanrichtung 1000 mit 600 mm/s, und hat das Abbildungssystem einen Maßstab 1:4, so fährt der Substrattisch 136 mit 150 mm/s in korrespondierender Richtung.
Dieses Prinzip kann auch auf eine Obskurationsblende 210 übertragen werden. In diesem Fall sind die Teilbereiche 700, 700' an deren äußerem Rand 800 (siehe 8) angeordnet.
11 zeigt eine NA-Blende 208, welche als durchgängige Folie ausgebildet ist, d.h. die Folie verfügt nicht über das mittige Durchgangsloch 702. Vielmehr ist die NA-Blende 208 bzw. Folie in einem mittigen Bereich 1100 derart dünnwandig ausgebildet, dass sie in diesem Bereich (nahezu) vollständig lichtdurchlässig ist. Die Folie kann in diesem Bereich beispielsweise bis zu 50 nm dick sein. Der Randbereich 700 kann wiederum, wie vorstehend insbesondere für 7 erläutert, ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Ausführungsform in Kombination mit der zweiten Variante gemäß 7 (Schnitt B-B) aus: Die mittig dünne Folie kann über den Teilbereich 700 hinweg (zunehmend) dicker ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Dicke über den Teilbereich hinweg von 50 nm auf 1 mm ansteigen. Außerhalb des Teilbereichs ist die Folie lichtundurchlässig. Dieser Bereich ist in 11 mit 1102 bezeichnet. Die Herstellung der Blende 208 als (sich verdickende) Folie kann fertigungstechnisch Vorteile aufweisen. Außerdem können damit ggf. Probleme vermieden werden, die sich aus einem freien (weil durch die Öffnung 702 begrenzt), sehr dünnen Rand 704 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 (Schnitt B-B) ergeben können. Die Folie kann als Aluminiumfolie gefertigt sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 ist die NA-Blende 208 (genauso könnte dies jedoch entsprechend für eine Obskurationsblende ausgelegt sein) mittels eines Spiegels 1200 ausgebildet. Der Spiegel 1200 umfasst einen Grundkörper 1202 mit einer optisch wirksamen Fläche 1204 (Engl.: optical footprint). Die optisch wirksame Fläche 1204 umfasst einen Innenbereich 1206 (entsprechend dem Blendendurchtritt bzw. der Öffnung 702 in 7), welcher das Arbeitslicht 214 (siehe 2), soweit unter Absorptionsgesichtspunkten möglich, vollständig reflektiert (illustriert durch den Lichtstrahl K1). Ein Teilbereich 700 der optisch wirksamen Fläche 1204 ist nur teilweise reflektierend ausgebildet (siehe Lichtstrahl K₂ ), und damit aus Sicht der Feldpunkte F1, F2 (siehe 2) teilweise abschattend. Die optisch wirksame Fläche 1204 kann dazu in dem Teilbereich 700 mit einer nur teilweise reflektierenden Beschichtung versehen sein. Ein Außenbereich 1208 der optisch wirksamen Fläche 1204 ist dagegen absorbierend ausgebildet (der Lichtstrahl K₃ wird nicht reflektiert). Der Teilbereich 700 ist in radialer Richtung R_b zwischen dem Innenbereich 1206 und dem Außenbereich 1208 angeordnet.
Das in Zusammenhang mit 12 erläuterte Prinzip lässt sich auch mittels einer Linse realisieren, die unterschiedlich optisch wirksame Bereiche aufweist. In diesem Fall wird die Blende also durch eine Linse realisiert. Weiter kann mittels desselben Prinzips eine Obskurationsblende geschaffen werden. Die Obskurationsblende könnte auch in den Spiegel 1200 integriert sein. Dazu könnte man in dem Innenbereich 1206 einen gestrichelt angedeuteten, nicht bzw. teilweise reflektierenden Bereich 210 vorsehen.
Es sei an dieser Stelle betont, dass sich insbesondere die Ausführungsbeispiele der 7 bis 12 beliebig miteinander kombinieren lassen. Insbesondere ist keine Beschränkung auf NA- oder Obskurationsblenden gegeben. Vielmehr sind die erläuterten Prinzipien auf beliebige Blenden anwendbar.
Den Ausführungsbeispielen gemäß den 7 bis 12 ist gemein, dass sie Blenden 208, 210 mit Teilbereichen 700, 700' illustrieren, welche teilweise lichtdurchlässig gestaltet sind. Eine teilweise Lichtdurchlässigkeit wird vorliegend auch als Transmissivität größer 0 bezeichnet. Bevorzugt beträgt diese zwischen 10% und 90%, bevorzugt zwischen 20% und 80%, noch weiter bevorzugt zwischen 30% und 70%. Die Transmissivität wird gemessen, indem - wie beispielhaft anhand von 7 illustriert - der Teilbereich 700 von oben mit Hilfe einer Lichtquelle 708 belichtet und unterhalb (oder im Falle des Ausführungsbeispiels nach 12 - oberhalb) ein Sensor 710 (insbesondere Photodiode) vorgesehen wird, welcher das von dem Teilbereich 700 durchgelassene (oder im Falle des Ausführungsbeispiels nach 12 - reflektierte) Licht misst. Im Falle der Blende 208 aus 7 wird dabei für die Messung ggf. der Durchbruch 702 abgedeckt. Bei der Blende 210 gemäß 9 werden ggf. zwecks der Messung die Zacken 900 mit einer lichtdichten äußeren Kontur 904 umgeben. Das Verhältnis aus dem von dem Sensor 710 aufgefangenen Licht (Intensität, bspw. in Watt) zu dem von der Lichtquelle 708 abgestrahlten Licht (Intensität, bspw. in Watt) ergibt die Transmissivität.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100A: EUV-Lithographieanlage
100B: DUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem
106A: EUV-Lichtquelle
106B: DUV-Lichtquelle
108A: ELTV-Strahlung
108B: DUV-Strahlung
110: Spiegel
112: Spiegel
114: Spiegel
116: Spiegel
118: Spiegel
120: Photomaske
122: Spiegel
124: Wafer
126: optische Achse
128: Linse
130: Spiegel
132: Medium
134: Retikeltisch
136: Wafertisch
200: Optisches System
202: Objektebene
204: Pupillenebene
206: Feldebene
208: NA-Blende
210: Obskurationsblende
212: Strahlengang
214: Arbeitslicht
216: Obskuration
218: Spiegel
220: Rand
222: Rand
700, 700': Teilbereiche
702: Öffnung
704: Rand
706: Loch
708: Lichtquelle
710: Sensor
800: Rand
900: Zacken
902: ausgesparter Bereich
1000: Scanrichtung
1100: Bereich
1102: Bereich
1200: Spiegel
1202: Spiegelkörper
1204: optisch wirksame Fläche
1206: Innenbereich
1208: Außenbereich
AP: Austrittspupille
EP: Eintrittspupille
D: Durchmesser
F₁, F₂: Feldpunkte
LF: Lichtfleck
K₁, K₂, K₃: Lichtstrahl
M: Mittelpunkt
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
O₁, O₂: Objektpunkte
R: Richtung
R_b: Radius
S₁-S₄: Strahlen
t₁, t₂: Dicken
θ, φ: Winkel

Claims

Optisches System (200), insbesondere für eine Lithographieanlage (108A, 108B), aufweisend: einen Strahlgang (212), welcher eine Pupillenebene (204) und eine Feldebene (206) umfasst, und eine Blende (208, 210), welche in der Pupillenebene (204) angeordnet und zumindest in einem Teilbereich (700, 700') derart beschaffen ist, dass für jeden Feldpunkt (F₁, F₂) mit komplett ausgeleuchteter Eintrittspupille (EP) gilt: $| \frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}} | \leq 1000$
für $0 \leq θ_{i} \leq θ_{m a x},$
wobei: θ_i: der Raumwinkel eines Kreises in der Austrittspupille (AP) bezogen auf deren Mitte (M), wobei die Austrittspupille (AP) über einem jeweiligen Feldpunkt (F₁, F₂) gemeint ist, J(θ_i): die Lichtleistung in Abhängigkeit von θ_i, θ_max: der maximale Raumwinkel der Austrittspupille (AP), beschreibt, und $J (θ_{i}) = \frac{\frac{1}{θ_{i}} \int_{0}^{θ_{i}} θ d θ \int_{0}^{2 π} d φ I (θ, φ)}{\frac{1}{10 % θ_{max}} \int_{0}^{10 % θ_{max}} θ d θ \int_{0}^{2 π} d θ I (θ, φ)},$
wobei: θ: der Winkel eines Punktes (P) innerhalb des Kreises bezogen auf die Mitte (M) der Austrittspupille (AP), φ: der Winkel in Umfangsrichtung des Kreises, und I(θ, φ): die Lichtleistung an einem mittels θ, φ definierten Punkt (P), beschreibt.
Optisches System nach Anspruch 1, wobei gilt: $| \frac{d^{2} J (θ_{i})}{d θ_{i}^{2}} | \leq 100.$
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Teilbereich (700, 700') gelöchert oder porös ausgebildet ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Teilbereich (700, 700') einen durchbrochenen, insbesondere gezackten, äußeren oder inneren Blendenrand (704, 800) umfasst.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Teilbereich (700, 700') eine variable Dicke (t₁, t₂) aufweist.
Optisches System nach Anspruch 5, wobei die Dicke (t₁, t₂) bezogen auf den Strahlengang (212) radial (R_b) nach außen zu- oder abnimmt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend eine Scaneinrichtung (134, 136), welche dazu eingerichtet ist, ein abzubildendes Objekt (120) in einer Scanrichtung (1000) fortschreitend zu belichten, wobei sich die zumindest zwei Teilbereiche (700, 700') senkrecht zur Scanrichtung (1000) gegenüberliegen.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Blende (208, 210) eine Apertur-, Obskurations-, Streulicht- oder Falschlichtblende ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei θ_max ≥ 23.57° beträgt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Blende (208, 210) als durchgängige Folie ausgebildet ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Blende (208, 210) als Spiegel (1200) ausgebildet ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches dazu eingerichtet ist, EUV-Licht als Arbeitslicht (214) zu verwenden.
Blende (208, 210), insbesondere Apertur- oder Obskurationsblende, für eine Lithographieanlage (100A, 100B), mit zumindest einem Teilbereich (700, 700'), welcher eine Transmission zwischen 10% und 90% aufweist.
Blende (208, 210), insbesondere Apertur- oder Obskurationsblende, für eine Lithographieanlage (100A, 100B), mit zumindest einem Teilbereich (700, 700'), welcher gelöchert oder porös ausgebildet ist, einen durchbrochenen, insbesondere gezackten, äußeren oder inneren Blendenrand (704, 800) umfasst und/oder eine variable Dicke (t₁, t₂) aufweist.
Lithographieanlage (100A, 100B), insbesondere EUV-Lithographieanlage, mit einem optischen System (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einer Blende (208, 210) nach einem der Ansprüche 13 oder 14.