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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System und eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System.
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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.
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Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt, Linsen, eingesetzt werden. Diese Spiegel arbeiten entweder nahezu im senkrechten Einfall oder im streifenden Einfall (Engl.: grazing incidence).
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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.
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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 Lichts, oft nach vorheriger Simulation und Optimierung, durch einen Maskenvorhalt auszugleichen (beispielsweise durch so genannte „optical proximity correction“ oder/und den Einsatz von SRAFs = „sub resolution assist features“, 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 für die NA-Blende bekannt und wird im optischen Design weitgehend berücksichtigt. Für obskurierte Systeme wird zusätzlich eine Obskurationsblende in eine korrigierte Pupillenebene gestellt.
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Zu den Spezifika aktueller EUV-Systeme gehört es, dass das Mischvermögen des Beleuchtungssystems in dem Winkelraum gering ist, so dass typischerweise einzelne helle Beleuchtungsflecken im ansonsten dunklen Gebiet liegen (Engl.: illumination spots). Zuweilen vergleicht man eine solche Intensitätsverteilung veranschaulichend mit einem Sternenhimmel. Gegenüber einer aus dem DUV (Engl.: deep ultraviolet, 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.
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Sowohl für die NA-Blende als auch für die Obskurationsblende gelten enge Form- und Positionstoleranzen. Häufig werden die Blenden als dünne Platten mit geeignet geformter Öffnung (NA-Blende) oder mit geeignet geformtem äußeren Rand (Obskurationsblende) ausgelegt und müssen relativ zum Lichtvolumen präzise am Designort liegen. Beispielsweise können metallische Bleche für die Blenden eingesetzt werden.
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Ein für die Abbildungswirkung wichtiger Aspekt ist die Größe des lichtdurchlässigen Bereichs. Bereits kleine Abweichungen können dadurch, dass Beugungslicht ungewollt blockiert oder zusätzlich durchgelassen wird, zu spürbaren Kontraständerungen führen. Bei EUV-Systemen verschärft sich dieser Effekt noch durch lokalisiert leuchtende Lichtpunkte („Sternenhimmel“) aufgrund fehlender Möglichkeit zur Lichtmischung. Dieser Effekt ist dann besonders stark, wenn eine Normale zur Blende nicht in Lichtrichtung zeigt, sondern geneigt ist, wodurch der Kippfehler linear mit der Formänderung zusammenhängt.
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Konkret führt diese erforderliche Formkonstanz zu engen Anforderungen an Verkippungen um Achsen senkrecht zu der Lichtrichtung. Schließlich verringert eine derartige Verkippung eine vom Arbeitslicht gesehene Blendenfläche und ändert die Form der Austrittspupille sowie, was besonders unerwünscht ist, im Vergleich die Menge des durchgelassenen Lichts.
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Besonders bedeutsam ist, dass die optimale Position der Obskurationsblende an einem Ort liegt, der komplett von Nutzlicht umgeben ist. Befestigungskonzepte, die Kontakt zu optischen Elementen herstellen, beispielsweise etwa in Form eines Haltestabes, beeinflussen diese empfindlichen Objekte oftmals zu stark. Diese Beeinflussung kann thermal sein, denn die Blende absorbiert funktionsgemäß häufig erhebliche und wechselnde Lichtleistungen. Dem lässt sich zwar durch spiegelnde, beugende oder streuende Oberflächen entgegenwirken, aber dies kann neue Schwierigkeiten durch andernorts auftreffendes Licht schaffen. Die Beeinflussung kann auch durch dynamisch eingebrachte Deformationen erfolgen. Designseitig wiederum ist eine Ausführung, bei der direkt ein optisches Element an der Pupillenposition liegt und eine Realisierung der Obskurationsblende durch Aussparung oder/und Beschichtung ermöglicht, unvorteilhaft.
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Folglich sind Haltestrukturen für die Obskurationsblende erforderlich, die durch den Nutzlichtbereich laufen. Diese sollen eine minimale Abschattung der Austrittspupille bewirken und entsprechend im Querschnitt zum Arbeitslicht dünn sein. Andererseits müssen diese Haltestrukturen aber stabil genug sein, um die erwähnten Positionstoleranzen zu gewährleisten und gegebenenfalls einen Teil der absorbierten Energie als Wärme abführen. Daher kann die Obskurationsblende mit Hilfe sehr dünner Befestigungselemente, wie beispielsweise Drähte oder Schneiden, in Position gehalten werden. Die Wirkung derartiger Haltestrukturen in Form der vorgenannten Befestigungselemente auf die lithographische Abbildung ist jedoch nicht vernachlässigbar. Typischerweise weisen derartige Drähte oder Schneiden eine Breite von 300 µm auf und können somit einen der vorgenannten Beleuchtungsflecken zumindest teilweise abdecken. Daher ist es wünschenswert, die Abbildungswirkung derartiger Haltestrukturen zu reduzieren.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System weist einen Strahlengang, welcher eine Objektebene, eine Feldebene und eine Pupillenebene zum Abbilden von Objektpunkten der Objektebene auf Feldpunkte der Feldebene umfasst, eine Obskurationsblende, welche derart in der Pupillenebene angeordnet ist, dass die Obskurationsblende Arbeitslicht, welches dem Strahlengang durch das optische System folgt, teilweise abschattet, und eine Halteeinrichtung zum Halten der Obskurationsblende in der Pupillenebene auf. Dabei umfasst die Halteeinrichtung Befestigungselemente zum Befestigen der Halteeinrichtung an einer festen Welt des optischen Systems, wobei die Befestigungselemente außerhalb der Pupillenebene angeordnet sind.
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Dadurch, dass die Befestigungselemente außerhalb der Pupillenebene angeordnet sind, sind diese in einem Bereich des Strahlengangs angeordnet, in dem die zuvor erwähnten Beleuchtungsflecken nicht fokussiert sind. Hierdurch decken die Befestigungselemente im Vergleich zu einer Position derselben in der Pupillenebene einen geringeren Prozentsatz einer Querschnittsfläche eines jeweiligen Beleuchtungsflecks ab. Hierdurch wird die Wirkung der Befestigungselemente auf die lithographische Abbildung reduziert beziehungsweise die Befestigungselemente können im Vergleich zu einer Anordnung direkt in der Pupillenebene bei gleicher oder geringerer Wirkung auf die lithographische Abbildung breiter gestaltet werden.
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Das optische System kann ein Projektionssystem oder Projektionsobjektiv der Lithographieanlage sein. Das optische System kann neben der Obskurationsblende eine NA-Blende aufweisen, die ebenfalls in der Pupillenebene positioniert ist. Eine NA-Blende hat die Aufgabe, Arbeitslicht in einer radialen Richtung bezogen auf den Strahlengang von außen nach innen zu beschneiden. Die Obskurationsblende hingegen hat die Aufgabe, eine Obskuration im Strahlengang zu verdecken. Hierzu schneidet die Obskurationsblende einen - bezogen auf den Strahlengang in der radialen Richtung - inneren Teil des Arbeitslichts heraus. Die Obskuration kann ein in einem optischen Element vorgesehener Durchbruch sein. In der Objektebene kann eine Photomaske angeordnet sein, deren Objektpunkte mit Hilfe der Pupillenebene auf Feldpunkte eines in der Feldebene positionierten Wafers abgebildet werden. Die Pupillenebene ist zwischen der Objektebene und der Feldebene positioniert.
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Ferner können Falschlichtblenden oder Streulichtblenden vorgesehen sein. Falschlichtblenden oder Streulichtblenden sind oftmals in Zwischenbildbereichen oder Zwischenbildebenen positioniert. Feldblenden sind in Feldebenen positioniert. Die zuvor benannten Blenden bewirken - was für die Funktionalität von Lithographiesystemen wichtig ist - eine weitgehend feldkonstante Austrittspupille. Falschlichtblenden oder Streulichtblenden sorgen darüber hinaus dafür, dass Licht, welches keine nützliche Abbildungsfunktion beiträgt und nur zu einem kontrastmindernden Untergrund führt, herausgefiltert wird. Der Begriff „Ebene“ ist dabei nicht wörtlich zu nehmen. Es handelt sich bei den zuvor genannten Ebenen vielmehr um Flächen.
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Das Arbeitslicht ist bevorzugt EUV-Strahlung. Eine Lichtrichtung des Arbeitslichts ist von der Objektebene in Richtung der Feldebene orientiert. Mit Hilfe der Halteeinrichtung kann die Obskurationsblende unter Einhaltung der geforderten engen Positionstoleranzen präzise in ihrer Sollposition gehalten werden. Unter der „festen Welt“ ist vorliegend eine Struktur des optischen Systems beziehungsweise der Lithographieanlage zu verstehen, an der die Halteeinrichtung mitsamt der Obskurationsblende aufgehängt oder abgespannt werden kann. Die feste Welt kann beispielsweise ein Tragrahmen (Engl.: force frame) sein. Die feste Welt kann jedoch auch ein optisches Element oder ein sonstiges Bauteil sein.
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Darunter, dass die Befestigungselemente „außerhalb“ der Pupillenebene angeordnet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass die Befestigungselemente nicht in der Pupillenebene positioniert sind. Insbesondere sind die Befestigungselemente beabstandet von der Pupillenebene angeordnet. Das heißt, die Befestigungselemente sind in einem vorbestimmten Abstand von der Pupillenebene positioniert. Insbesondere sind die Befestigungselemente im Vergleich zu der Pupillenebene in einem unfokussierten oder defokussierten Bereich des Strahlengangs positioniert. Insbesondere ist darunter, dass die Befestigungselemente „außerhalb“ der Pupillenebene angeordnet sind, auch zu verstehen, dass die Befestigungselemente nicht, insbesondere auch nicht teilweise, durch die Pupillenebene laufen beziehungsweise diese nicht schneiden.
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Die Obskurationsblende ist bevorzugt ein dünnes und plattenförmiges Bauteil. Beispielsweise ist die Obskurationsblende aus einem Blech, insbesondere aus einem Stahlblech oder aus einem Aluminiumblech, gefertigt. Darunter, dass die Obskurationsblende „in“ der Pupillenebene angeordnet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass eine Vorderseite oder eine Rückseite der Obskurationsblende zumindest teilweise in der Pupillenebene liegt oder dass die Pupillenebene zumindest teilweise durch die Obskurationsblende hindurchläuft. Idealerweise ist die Obskurationsblende ein unendlich dünnes Bauteil, das in der Pupillenebene positioniert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Befestigungselemente in einem Abstand von wenigstens 10 mm, bevorzugt von wenigstens 20 mm, weiter bevorzugt von wenigstens 50 mm, von der Pupillenebene beabstandet angeordnet.
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Der Abstand ist grundsätzlich beliebig und kann je nach Anwendungsfall angepasst werden. Je weiter die Befestigungselemente von der Pupillenebene beabstandet positioniert sind, desto geringer wird deren Wirkung auf die lithographische Abbildung. Entsprechend können die Befestigungselemente - falls erforderlich - mit größer werdendem Abstand von der Pupillenebene breiter gestaltet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungselemente so weit von der Pupillenebene entfernt angeordnet, dass eine Querschnittsfläche eines von dem optischen System erzeugten Beleuchtungsflecks um wenigstens 30%, bevorzugt um wenigstens 50%, weiter bevorzugt um wenigstens 70%, größer ist als eine Querschnittsfläche desselben Beleuchtungsflecks in der Pupillenebene.
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Das optische System erzeugt eine Vielzahl an Beleuchtungsflecken, die den zuvor erwähnten „Sternenhimmel“ bilden. Je weiter ein Beleuchtungsfleck von der Pupillenebene beabstandet betrachtet wird, desto größer wird seine Querschnittsfläche. Unter der „Querschnittsfläche“ ist ein von dem Beleuchtungsfleck licht gefüllter Bereich zu verstehen. Die Querschnittsfläche kann eine beliebige Geometrie aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungselemente drahtförmig oder schneidenförmig.
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Die Befestigungselemente können eine beliebige Querschnittsgeometrie aufweisen. Beispielsweise weisen die Befestigungselemente eine Breite von etwa 300 µm auf. Unter einer „Schneide“ ist vorliegend eine sehr dünne, rechteckförmige oder keilförmige Geometrie zu verstehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungselemente mit einer Zugkraft beaufschlagt, um die Halteeinrichtung mit der festen Welt zu verspannen.
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Hierzu können die Befestigungselemente elastisch verformt werden. Mit Hilfe der Zugkraft oder Verspannkraft kann die erforderliche Positionsgenauigkeit der Obskurationsblende auch mit biegeweichen Befestigungselementen, beispielsweise in Form von dünnen Drähten, erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Halteeinrichtung zumindest teilweise in einem Lichtvolumen des Arbeitslichts, welches die Obskurationsblende abschattet, und zumindest teilweise in einem Kernschatten der Obskurationsblende angeordnet.
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Das Lichtvolumen, das von der Obskurationsblende abgeschattet wird, trägt nichts zur Abbildung bei. Daher können in diesem Lichtvolumen Teile der Halteeinrichtung angeordnet werden, ohne dass diese eine Wirkung auf die lithographische Abbildung haben. Der Kernschatten entsteht dadurch, dass die Obskurationsblende das abgeschattete Lichtvolumen aus dem Arbeitslicht herausschneidet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Halteeinrichtung ein erstes Halteelement und ein zweites Halteelement, wobei die Obskurationsblende zwischen dem ersten Halteelement und dem zweiten Halteelement angeordnet ist.
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Insbesondere sind die Halteelemente fest mit der Obskurationsblende verbunden. Beispielsweise ist das erste Halteelement einer Vorderseite und das zweite Halteelement ist einer Rückseite der Obskurationsblende zugeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Halteelement in dem von der Obskurationsblende abgeschatteten Lichtvolumen angeordnet, wobei das zweite Halteelement in dem Kernschatten der Obskurationsblende angeordnet ist.
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Umgekehrt kann auch das erste Halteelement in dem Kernschatten und das zweite Halteelement in dem abgeschatteten Lichtvolumen angeordnet sein. Die Halteelemente sind bevorzugt baugleich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungselemente mit den Halteelementen verbunden.
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Die Befestigungselemente sind somit über die Halteelemente mit der Obskurationsblende gekoppelt. Mit anderen Worten sind die Halteelemente zwischen der Obskurationsblende und den Befestigungselementen angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind jedem Halteelement mehrere, insbesondere zumindest drei, Befestigungselemente zugeordnet, die gleichmäßig voneinander beabstandet um das jeweilige Halteelement verteilt angeordnet sind.
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Beispielsweise sind die drei Befestigungselemente jeweils in einem Winkel von 120° zueinander positioniert. Es können jedoch auch vier oder mehr als vier Befestigungselemente vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jedes Halteelement einen mit der Obskurationsblende verbundenen Basisabschnitt und einen mit dem Basisabschnitt und den Befestigungselementen verbundenen Befestigungsabschnitt aufweist.
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Somit sind die Befestigungselemente insbesondere mit Hilfe der Befestigungsabschnitte mit den Halteelementen verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Basisabschnitt drahtförmig oder stabförmig.
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Der Basisabschnitt weist eine langgestreckte Geometrie auf und ist mit einem Ende mit der Obskurationsblende und mit seinem anderen Ende mit dem Befestigungsabschnitt verbunden. Bevorzugt ist der Basisabschnitt mit einer Zugkraft oder Verspannkraft beaufschlagt. Der Basisabschnitt weist im Vergleich zu den Befestigungselementen bevorzugt eine hohe Biegesteifigkeit auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Befestigungsabschnitt plattenförmig.
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Unter „plattenförmig“ ist insbesondere zu verstehen, dass der Befestigungsabschnitt sich in einer ersten Raumrichtung und in einer zweiten Raumrichtung erstreckt und so eine Haupterstreckungsebene aufspannt. In einer sich von diesen beiden Raumrichtungen erstreckenden dritten Raumrichtung ist der Befestigungsabschnitt dünnwandig. Der Befestigungsabschnitt kann insbesondere scheibenförmig oder tellerförmig sein. Der Befestigungsabschnitt kann eine kreisförmige, ovale, kreuzförmige, vieleckige oder andere geeignete Geometrie aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Befestigungselemente in einem Neigungswinkel geneigt, so dass die Befestigungselemente schräg durch den Strahlengang laufen.
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Insbesondere sind die Befestigungselemente in dem Neigungswinkel relativ zu den Basisabschnitten der Halteelemente geneigt. Eine Größe des Neigungswinkels ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise beträgt der Neigungswinkel 45°. Die Befestigungselemente können jedoch auch senkrecht zu den Basisabschnitten der Halteelemente positioniert sein. In diesem Fall beträgt der Neigungswinkel 90° und die Befestigungselemente laufen gerade durch den Strahlengang.
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Weiterhin wird eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
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Das optische System kann ein Projektionssystem oder Teil eines Projektionssystems der Lithographieanlage sein. Die Lithographieanlage kann eine EUV-Lithographieanlage oder eine DUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
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„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.
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Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die Lithographieanlage entsprechend und umgekehrt.
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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.
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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 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B;
- 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Austrittspupille für das optische System gemäß 2;
- 4 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform einer Obskurationsblende für das optische System gemäß 2;
- 5 zeigt eine weitere schematische Aufsicht der Obskurationsblende gemäß 4;
- 6 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2;
- 7 zeigt eine schematische Ansicht eines mit Hilfe des optischen Systems gemäß 2 erzeugten Beleuchtungsflecks in einer Pupillenebene;
- 8 zeigt eine weitere schematische Ansicht des Beleuchtungsflecks gemäß 7 außerhalb der Pupillenebene;
- 9 zeigt eine weitere schematische Ansicht des optischen Systems gemäß 2; und
- 10 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems für die Lithographieanlage gemäß 1A oder 1B.
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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.
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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.
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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.
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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 oder dergleichen abgebildet wird.
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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.
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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.
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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.
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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 oder dergleichen abgebildet wird.
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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.
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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.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines optischen Systems 200. Das optische System 200 ist Teil einer wie zuvor erläuterten EUV-Lithographieanlage 100A oder DUV-Lithographieanlage 100B. Das optische System 200 kann insbesondere ein wie zuvor erläutertes Projektionssystem 104 oder Teil eines derartigen Projektionssystems 104 sein.
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Das optische System 200 umfasst beispielsweise eine Objektebene 202, eine Pupillenebene 204 und eine Feldebene 206. Es können auch noch Bild- oder Zwischenbildebenen vorgesehen sein. In der Objektebene 202 ist ein Objektfeld oder Nutzfeld 208 mit einer Vielzahl an Objektpunkten O vorgesehen, von denen in der 2 jedoch nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Objektpunkte O werden mit Hilfe der Pupillenebene 204 auf Feldpunkte F in der Feldebene 206 abgebildet. Nachfolgend wird jedoch auf nur einen Objektpunkt O und einen Feldpunkt F Bezug genommen.
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In der Objektebene 202 ist ein nicht gezeigtes Objekt positioniert. Bei dem Objekt kann es sich um die Photomaske 120 handeln. An oder auf dem Objekt beziehungsweise an oder auf der Photomaske 120 ist das Nutzfeld 208 vorgesehen. In der Feldebene 206 ist beispielsweise der zu belichtende Wafer 124 angeordnet. Grundsätzlich kann es sich bei der Feldebene 206 auch um eine Bild- oder Zwischenbildebene handeln.
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Anstelle der Objektebene 202 kann 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. Somit ist die Pupillenebene 204 weder objektseitig noch bildseitig angeordnet.
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Grundsätzlich ist die Anzahl der Ebenen 202, 204, 206 beliebig. Das abbildende optische System 200 bildet eine Kette umfassend die Objektebene 202, die, insbesondere erste, Pupillenebene 204, optional eine erste Zwischenbildebene oder Feldebene, optional eine zweite Pupillenebene, optional eine (n-1)-te Zwischenbildebene oder Feldebene, optional eine n-te Pupillenebene und die Bildebene oder Feldebene 206. „Optional“ bedeutet dabei, dass diese zuvor genannten Ebenen auch fehlen können, jedoch nur paarweise. Nämlich beispielsweise eine Zwischenbildebene und die nachfolgende Pupillenebene, n beträgt also minimal 1. Der Begriff „Ebene“ ist dabei nicht wörtlich zu nehmen. Es handelt sich bei den Ebenen 202, 204, 206 vielmehr um Flächen.
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Die Bildebene oder Feldebene 206 ist immer gut korrigiert. Das heißt, der Objektpunkt O auf der Objektebene 202 wird aberrationsarm auf den Feldpunkt F in der Bildebene oder Feldebene 206 abgebildet. Die Zwischenbildebenen oder Zwischenfeldebenen können auch korrigiert sein, sind es jedoch meist nicht. Wollte man dort ein Bild auffangen, so wäre dieses zumeist stark aberriert und von entsprechend schlechterer Qualität. Die Qualität kann dabei so schlecht sein, dass das Bild unkenntlich ist, weil unterschiedliche Feldpunkte sehr weit entfernte beste Bildpositionen in Lichtrichtung haben können.
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Falschlichtblenden werden bevorzugt in solchen (Teil-)Bereichen von Zwischenfeldebenen angeordnet, in denen eine ausreichend genaue Zuordnung von Objektorten zu Punkten vorliegt. Dies ist ideal im Verlauf ohne Selbstüberschneidungen und ähnlichem. Ebenso kann eine wie zuvor erwähnte Pupillenebene 204 gut korrigiert sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. „Gut korrigiert“ bedeutet hierbei, dass von dem Objekt an unterschiedlichen Orten unter gleichem Winkel ausgesandtes Licht am selben Ort in der Pupillenebene 204 auftrifft. Wenn eine solche gut korrigierte Pupillenebene 204 vorliegt, eignet diese sich in besonderem Maße für die Platzierung von Apertur- oder Obskurationsblenden.
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In der Pupillenebene 204 sind ein oder mehrere Blenden angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind eine numerische Aperturblende 210 (NA-Blende) und eine Obskurationsblende 212 vorgesehen. Die Blenden 210, 212 definieren zusammen mit den Ebenen 202, 204, 206 einen Strahlengang 214, dem Arbeitslicht 216 durch das optische System 200 folgt. Anstelle oder zusätzlich zu den Blenden 210, 212 können auch eine Streulicht- und/oder Falschlichtblende (nicht gezeigt) in der Pupillenebene 204 oder an anderen Positionen, speziell in Zwischenbildebenen (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Eine Lichtrichtung LR des Arbeitslichts 216 kann von der Objektebene 202 in Richtung der Pupillenebene 204 orientiert sein.
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Die NA-Blende 210 umfasst eine Blendenöffnung 218, die von einer lichtbestimmenden Kante 220 definiert ist. Die lichtbestimmende Kante 220 kann umlaufend sein. Die Blendenöffnung 218 kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Die NA-Blende 210 kann mehrteilig sein, so dass die Geometrie der Blendenöffnung 218 verstellbar ist. Auch die Obskurationsblende 212 umfasst eine lichtbestimmende Kante 222. Die lichtbestimmende Kante 222 ist umlaufend. Die Obskurationsblende 212 kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann die Obskurationsblende 212 oval sein. Die Lichtrichtung LR kann senkrecht oder schräg zu den Blenden 210, 212 orientiert sein.
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Das Arbeitslicht 216 umfasst hier beispielhaft Lichtstrahlen S1, S2, welche die Abbildung des Objektpunkts O auf die Feldebene 206 beschreiben. Die Darstellung ist rein schematisch, so dass zwischen der Objektebene 202 und der Pupillenebene 204 sowie zwischen der Pupillenebene 204 und der Feldebene 206 eine Vielzahl optischer Elemente, beispielsweise Spiegel, Linsen, optische Gitter oder dergleichen angeordnet sein können. Die optischen Elemente können die Spiegel 110, 112, 114, 116, 118, 130, M1 bis M6 und/oder die Linsen 128 umfassen. Beispielhaft ist in der 2 ein Spiegel 224 zwischen der Pupillenebene 204 und der Feldebene 206 gezeigt, auf welchen nachfolgend noch näher Bezug genommen wird. Der Spiegel 224 kann dem Spiegel M6 entsprechen.
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Die NA-Blende 210 hat die Aufgabe, das Arbeitslicht 216 in einer radialen Richtung R bezogen auf den Strahlengang 214 von außen nach innen zu beschneiden und begrenzt dadurch einen maximalen hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θmax eines mit Licht gefüllten Winkelraums W, der dem Feldpunkt F zugeordnet ist. Der Öffnungswinkel θmax gibt wiederum die numerische Apertur des optischen Systems 200 vor. Bei einer großen numerischen Apertur ist der Öffnungswinkel θmax sehr groß und der Winkelraum W weist dementsprechend eine flache kegelförmige Geometrie auf. Bei einer kleinen numerischen Apertur ist der Öffnungswinkel θmax sehr klein und der Winkelraum W weist dementsprechend eine spitze kegelförmige Geometrie auf.
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Dem Feldpunkt F ist eine Austrittspupille AP zugeordnet. Bei der Austrittspupille AP handelt sich um eine bildseitige Abbildung der NA-Blende 210 und der Obskurationsblende 212. Weiterhin ist in der 2 für den Objektpunkt O eine Eintrittspupille EP gezeigt. Bei der Eintrittspupille EP handelt es sich um eine objektseitige Abbildung der NA-Blende 210 und der Obskurationsblende 212. Jedem Feldpunkt F ist eine Austrittspupille AP zugeordnet. Jedem Objektpunkt O ist eine Eintrittspupille EP zugeordnet.
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Die Obskurationsblende 212 hat die Aufgabe, eine Obskuration 226 in dem Strahlengang 214 zu verdecken. Dazu schneidet sie in der Richtung R betrachtet einen - bezogen auf den Strahlengang 214 radial inneren - Teil des Arbeitslichts 216 heraus. Bei der Obskuration 226 kann es sich beispielsweise um einen Durchbruch in dem Spiegel 224 handeln, so dass ein dem Feldpunkt F an sich zugeordneter Lichtstrahl S3 nicht zu diesem gelangt, also ein Schatten entsteht. Die Obskurationsblende 212 ist derart groß gewählt und angeordnet, dass der von der Obskuration 226 erzeugte Schatten in der Austrittspupille AP für jeden Feldpunkt F hinter dem Schatten der Obskurationsblende 212 liegt. Mit anderen Worten verhält sich die Obskuration 226 damit feldkonstant. Der Schatten der Obskurationsblende 212 überdeckt den Schatten der Obskuration 226 vollständig.
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Die Austrittspupille AP spannt über dem Feldpunkt F den mit Licht gefüllten Winkelraum W auf. Der Winkelraum W wird begrenzt durch Rand(licht)strahlen S4, S5. Diese fallen jeweils unter dem hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θmax auf den Feldpunkt F. Der Öffnungswinkel θmax wird gemessen zwischen einem jeweiligen Randstrahl S4, S5 und einem Zentral(licht)strahl S6 auf den Feldpunkt F. Der Zentralstrahl S6 schneidet einen Mittelpunkt M der Austrittspupille AP. Der Zentral(licht)strahl S6 kann auch in der Obskuration 226 liegen, sprich, stets dunkel sein. Gleichwohl dient er vorliegend als (gedachte) Referenz.
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Wie in der 3 gezeigt, lässt sich jeder Punkt P in der Austrittspupille AP mit Hilfe eines Richtungsvektors V beschreiben. Der Richtungsvektor V weist einen Öffnungswinkel θ zu dem Zentralstrahl S6 auf. Weiter weist der Richtungsvektor V einen Umfangswinkel 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 F der Feldebene 206 alle Lichtpunkte in der Pupillenebene 204. Dies gilt auch umgekehrt: Dem Licht in einem Winkelraum über der Pupillenebene 204 ist ein Ort in der Feldebene 206 zugeordnet. Die Austrittspupille AP ist somit feldkonstant. Das auf die Feldebene 206 einfallende Licht ist für jeden Feldpunkt F konstant.
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Sowohl für die NA-Blende 210 als auch für die Obskurationsblende 212 gelten enge Form- und Positionstoleranzen. Häufig werden die Blenden 210, 212 als dünne Platten ausgelegt und müssen relativ zum Lichtvolumen präzise am Designort liegen. Beispielsweise können metallische Bleche eingesetzt werden. Bei der NA-Blende 210 weist das Blech dann die durch die lichtbestimmende Kante 220 definierte Blendenöffnung 218 auf. Bei der Obskurationsblende 212 weist das Blech einen äußeren Rand in Form der lichtbestimmenden Kante 222 auf.
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Ein für die Abbildungswirkung wichtiger Aspekt ist die Größe des lichtdurchlässigen Bereichs. Diese Größe wird mit Hilfe der Blenden 210, 212 definiert. Bereits kleine Abweichungen können dadurch, dass Beugungslicht ungewollt blockiert oder zusätzlich durchgelassen wird, zu spürbaren Kontraständerungen führen. Bei EUV-Systemen verschärft sich dieser Effekt noch durch lokalisiert leuchtende Lichtpunkte („Sternenhimmel“) aufgrund fehlender Möglichkeit zur Lichtmischung. Dieser Effekt ist dann besonders stark, wenn eine Normale zu der jeweiligen Blende 210, 212 nicht in die Lichtrichtung LR zeigt, in welchem Falle ein Verkippen mit dem Kosinus, also bei kleinen Fehlern quadratisch klein, zu Formänderungen führt, sondern geneigt ist, wodurch der Kippfehler (in niedrigster Ordnung) linear mit der Formänderung zusammenhängt.
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Zu den Spezifika aktueller EUV-Systeme gehört es nämlich, dass das Mischvermögen des Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 102 in dem Winkelraum über der Pupillenebene 204 gering ist, so dass typischerweise einzelne helle Beleuchtungsflecken (Engl.: illumination spots) im ansonsten dunklen Gebiet liegen. Eine Größenordnung der Anzahl dieser Beleuchtungsflecken kann bei etwa 200 liegen. 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. Die Blenden 210, 212 stehen Fourier-konjugiert zum Feld, so dass die Beleuchtungswinkelverteilung dort im Wesentlichen als Ortsintensitätsverteilung zutage tritt.
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Konkret führt die zuvor erwähnte erforderliche Formkonstanz zu engen Anforderungen an Verkippungen um Achsen senkrecht zu der Lichtrichtung LR. Schließlich verringert eine derartige Verkippung eine vom Arbeitslicht 216 gesehene Blendenfläche und ändert die Form der Austrittspupille AP sowie, was besonders unerwünscht ist, im Vergleich die Menge des durchgelassenen Lichts. Im Vergleich hierzu sind Zentriertoleranzen zur optischen Achse 126 mitunter weniger eng, da auf der einen Seite Licht verloren geht, auf der anderen Seite aber im ungefähr gleichen Maße Licht hinzukommt, so dass sich in nullter Näherung nicht die Lichtmenge ändert, sondern eine Asymmetrie zu Telezentrieeffekten führt, die anders wirken und zumeist weniger harte Spezifikationen fordern.
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Insbesondere für die Obskurationsblende 212 ist diese enge Kipptoleranz erforderlich. 4 und 5 zeigen jeweils eine Aufsicht der Obskurationsblende 212. Die 4 zeigt die Obskurationsblende 212 in einer unverkippten Position oder Nominalposition. Die 5 zeigt die Obskurationsblende 212 in einer verkippten Position. In der 5 ist mit dem Bezugszeichen 228 ein schraffierter Bereich bezeichnet, durch den im Vergleich zu der Nominalposition gemäß der 4 zusätzlich Arbeitslicht 216 hindurchgeht.
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Manche optischen Systeme 200 sind als Anamorphoten ausgelegt oder besitzen aus anderen Gründen eine nichtrunde Pupillenform in der Pupillenebene 204 beziehungsweise allgemeiner ausgedrückt in der Blendenfläche, welche gekrümmt verlaufen kann. Weil die Austrittspupille AP jedoch zwecks Strukturrichtungsunabhängigkeit der Abbildung in der Regel rund geformt ist, bedeutet dies in der Anwendung der Etendueerhaltung, dass die Winkeldivergenz in der Dimension, in welcher die Obskurationsblende 212 geometrisch kleiner ist, größer gegenüber der orthogonalen Richtung ist. Dadurch liegt in dieser Richtung eine größere Empfindlichkeit gegenüber einer Verkippung vor. Mit anderen Worten führt dieselbe Kippamplitude zu einer größeren Formänderung in der Austrittspupille AP. Typischerweise ist daher eine entlang der längeren Ausdehnung der Obskurationsblende 212 verlaufende Kippachse 230 (4 und 5) die kritischere.
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Die Obskurationsblende 212 steht typischerweise mitten im Lichtvolumen, da die Obskurationsblende 212 ja einen zentralen Bereich der Wellenfront beziehungsweise des Strahlengangs 214 ausblenden soll. Befestigungskonzepte für die Obskurationsblende 212, welche einen Kontakt zu optischen Elementen herstellen, beispielsweise etwa in Form eines Haltestabes, beeinflussen diese empfindlichen optischen Elemente oftmals zu stark. Diese Beeinflussung kann thermal sein, denn die Obskurationsblende 212 absorbiert funktionsgemäß häufig erhebliche und wechselnde Lichtleistungen. Dem lässt sich zwar durch spiegelnde, beugende oder streuende Oberflächen entgegenwirken, dies kann jedoch neue Schwierigkeiten durch andernorts auftreffendes Licht schaffen. Die Beeinflussung kann auch durch dynamisch eingebrachte Deformationen erfolgen. Designseitig wiederum ist eine Ausführung, bei der direkt ein optisches Element an der Pupillenposition liegt und eine Realisierung der Obskurationsblende 212 durch Aussparung oder/und Beschichtung ermöglicht, unvorteilhaft.
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Folglich sind Haltestrukturen für die Obskurationsblende 212 erforderlich, die durch den Nutzlichtbereich laufen. Diese sollen eine minimale Abschattung der Austrittspupille AP bewirken und entsprechend im Querschnitt zum Arbeitslicht 216 dünn sein. Andererseits müssen diese Haltestrukturen aber stabil genug sein, um die erwähnten Positionstoleranzen zu gewährleisten und gegebenenfalls einen Teil der absorbierten Energie als Wärme abführen. Daher kann die Obskurationsblende 212 mit Hilfe sehr dünner Befestigungselemente, wie beispielsweise Drähte oder Schneiden, in Position gehalten werden. Die Wirkung derartiger Haltestrukturen in Form der vorgenannten Befestigungselemente auf die lithographische Abbildung ist jedoch nicht vernachlässigbar. Typischerweise weisen derartige Drähte oder Schneiden eine Breite von 300 µm auf und können somit einen der vorgenannten Beleuchtungsflecken zumindest teilweise abdecken. Daher ist es wünschenswert, die Abbildungswirkung derartiger Haltestrukturen zu reduzieren.
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6 zeigt eine Weiterbildung des optischen Systems 200 gemäß der 2, bei dem die Abbildungswirkung von Haltestrukturen für die Obskurationsblende 212 reduziert ist. In der 6 ist nur die in der Pupillenebene 204 platzierte Obskurationsblende 212 gezeigt. Wie zuvor erwähnt, schneidet die Obskurationsblende 212 in der Richtung R betrachtet einen - bezogen auf den Strahlengang 214 radial inneren - Teil des Arbeitslichts 216 heraus. Das Arbeitslicht 216 ist in der 6 mit strickpunktierten Linien als Zylinder dargestellt.
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Ein von der Obskurationsblende 212 vignettiertes Lichtvolumen des Arbeitslichts 216 ist mit gestrichelten Linien dargestellt und mit dem Bezugszeichen 232 versehen. Das Licht in dem Lichtvolumen 232 ist zwar physikalisch vorhanden, trägt jedoch nicht zur Abbildung bei. Daher können in dem Lichtvolumen 323 Haltestrukturen für die Obskurationsblende 212 angeordnet werden, die keine Auswirkungen auf die Abbildung haben. Die Obskurationsblende 212 umfasst ferner einen Kernschatten 234, in dem kein Licht vorhanden ist. Daher können auch in dem Kernschatten 234 Haltestrukturen für die Obskurationsblende 212 angeordnet werden. Der Kernschatten 234 wird dadurch erzeugt, dass die Obskurationsblende 212 das Lichtvolumen 232 abschattet. Der Obskurationsblende 212 ist eine Vorderseite 236 und eine der Vorderseite 236 abgewandte Rückseite 238 zugeordnet. Die Vorderseite 236 ist dem Lichtvolumen 232 zugewandt und die Rückseite 238 ist dem Lichtvolumen 232 abgewandt.
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Das optische System 200 umfasst eine Halteeinrichtung 300 zum Halten oder Positionieren der Obskurationsblende 212 in der Pupillenebene 204. Die Halteeinrichtung 300 kann Teil der Obskurationsblende 212 sein. Die Halteeinrichtung 300 ist zumindest teilweise in dem nicht zur Abbildung beitragenden Lichtvolumen 232 und zumindest teilweise in dem Kernschatten 234 angeordnet.
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Die Halteeinrichtung 300 umfasst ein erstes Halteelement 302 sowie ein zweites Halteelement 304. Das erste Halteelement 302 ist der Vorderseite 236 der Obskurationsblende 212 zugeordnet. Das zweite Halteelement 304 ist der Rückseite 238 der Obskurationsblende 212 zugeordnet. Jedes Halteelement 302, 304 umfasst einen stabförmigen oder drahtförmigen Basisabschnitt 306, der fest mit der Obskurationsblende 212 verbunden ist, sowie einen Befestigungsabschnitt 308, der endseitig an dem Basisabschnitt 306 vorgesehen ist. Der Basisabschnitt 306 kann einen kreisförmigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Der Befestigungsabschnitt 308 ist der Obskurationsblende 212 abgewandt an dem Basisabschnitt 306 angeordnet. Der Befestigungsabschnitt 308 kann scheibenförmig oder tellerförmig sein. Der Befestigungsabschnitt 308 kann eine kreisförmige, ovale, kreuzförmige oder vieleckige Geometrie aufweisen.
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Der Basisabschnitt 306 und der Befestigungsabschnitt 308 können einstückig, insbesondere materialeinstückig ausgebildet sein. „Einstückig“ oder „einteilig“ bedeutet vorliegend, dass der Basisabschnitt 306 und der Befestigungsabschnitt 308 zusammen ein gemeinsames Bauteil, nämlich jeweils eines der Halteelemente 302, 304, bilden. „Materialeinstückig“ heißt dabei, dass die Halteelemente 302, 304 durchgehend aus demselben Material gefertigt sind. Die Halteelemente 302, 304 sind fest mit der Obskurationsblende 212 verbunden. Beispielsweise können die Halteelemente 302, 304 mit der Obskurationsblende 212 verschraubt, vernietet, verstemmt, verklebt verschweißt, verlötet oder auf sonstige Art und Weise fest verbunden sein. Die Halteelemente 302, 304 können auch einstückig, insbesondere materialeinstückig, mit der Obskurationsblende 212 ausgebildet sein.
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Die Halteeinrichtung 300 umfasst ferner den Halteelementen 302, 304 zugeordnete Befestigungselemente 310, 312. Die Befestigungselemente 310, 312 können die zuvor erwähnten Drähte oder Schneiden sein. Die Befestigungselemente 310, 312 sind fest mit den Befestigungsabschnitten 308 der Halteelemente 320, 304 verbunden. Jedem Befestigungsabschnitt 308 sind mehrere Befestigungselemente 310, 312 zugeordnet, die ein Verkippen der Obskurationsblende 212 verhindern. Beispielsweise sind jedem Befestigungsabschnitt 308 drei oder vier derartige Befestigungselemente 310, 312 zugeordnet. Mit Hilfe der Befestigungselemente 310, 312 kann die Obskurationsblende 212 an einem Tragrahmen (nicht gezeigt) des optischen Systems 200 abgespannt sein. Die Befestigungselemente 310, 312 sind jeweils in einem Abstand a von der Pupillenebene 204 positioniert.
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7 zeigt einen wie zuvor erwähnten Lichtpunkt oder Beleuchtungsfleck 240, der in der Pupillenebene 204 fokussiert ist. 8 zeigt denselben Beleuchtungsfleck 240' in dem Abstand a von der Pupillenebene 204 entfernt. In dem Abstand a ist der Beleuchtungsfleck 240' defokussiert. Der fokussierte Beleuchtungsfleck 240 weist eine Querschnittsfläche Q auf. Die Querschnittsfläche Q ist ein von dem Beleuchtungsfleck 240 lichtgefüllter Bereich in der Pupillenebene 204.
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Der defokussierte Beleuchtungsfleck 240' weist einen größeren Durchmesser beziehungsweise eine größere Querschnittsfläche Q' auf als der fokussierte Beleuchtungsfleck 240. In den 7 und 8 ist ferner eines der Befestigungselemente 310 gezeigt, welches den Beleuchtungsfleck 240, 240' teilweise verdeckt. Nachfolgend wird nur auf das Befestigungselement 310 eingegangen. Alle Ausführungen betreffend das Befestigungselement 310 gelten jedoch auch für das Befestigungselement 312.
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Ein Vergleich der 7 und 8 ergibt, dass bei der Anordnung des Befestigungselements 310 im Bereich der Pupillenebene 204 ein größerer Anteil des Beleuchtungsflecks 240 verdeckt wird als bei der Anordnung desselben Befestigungselements 310 an der defokussierten Blendenposition, das heißt im Abstand a von der Pupillenebene 204. Somit nimmt bei der gleichen Geometrie und/oder den gleichen Abmessungen des Befestigungselements 310 im Abstand a von der Pupillenebene 204 der Anteil des von dem Befestigungselement 310 abgeblockten Lichts und damit die Abbildungswirkung des Befestigungselements 310 ab. Das Befestigungselement 310 weist somit in der Austrittspupille AP eine abgeschwächte Wirkung auf.
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Ein weiterer Vorteil der Abspannung der Obskurationsblende 212 mit Hilfe der Befestigungselemente 310, 312 nicht unmittelbar in der Pupillenebene 204, sondern in dem Abstand a von der Pupillenebene 204 ist darin zu sehen, dass dank der Hebelwirkung über den Abstand a eine höhere Drehpositionsgenauigkeit um die Kippachse 230 erreicht werden kann. Mit gleichen Spannkräften oder Zugkräften F1 gilt bei dem Abstand a für einen Blendenkippfehler Δα in guter Näherung: Δα ≈ 1/(F1 * a).
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9 zeigt eine weitere Ansicht des optischen System 200 gemäß der 6. In der 9 ist die NA-Blende 210 nicht gezeigt. Wie die 9 zeigt, laufen die Befestigungselemente 310, 312 von den Halteelementen 302, 304 radial nach außen und sind dort mit einer festen Struktur oder festen Welt 242, wie beispielsweise einem Tragrahmen (Engl.: force frame), des optischen Systems 200 verbunden. Die Befestigungselemente 310, 312 sind dabei senkrecht zu den Basisabschnitten 306 der Halteelemente 302, 304 positioniert. Bevorzugt sind je Halteelement 302, 304 drei Befestigungselemente 310, 312 vorgesehen, die jeweils in einem Winkel von 120° zueinander positioniert sind.
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Als Werkstoff für die Befestigungselemente 310, 312 wird bevorzugt nichtrostender Stahl, insbesondere der Werkstoff X17CrNi16-2 (1.4057), gewählt. In den Befestigungselementen 310, 312 wirken, wie zuvor erwähnt, Spannkräfte oder Zugkräfte F1. In den Basisabschnitten 306 der Halteelemente 302, 304 wirken Zugkräfte F2.
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Basis einer beispielhaften Auslegung der Halteeinrichtung 300 ist eine zugkraftbedingte Spannung σ von weniger als 550 N/mm2 in den Befestigungselementen 310, 312. Bei einem Querschnitt A der Befestigungselemente 310, 312 von 0,0314 mm2 gilt dann: F1 = σ*A. Mit den vorgenannten beispielhaften Werten ergibt sich dann eine Zugkraft F1 von 17,27 N. Zur Erzeugung dieser Zugkraft F1 werden die Befestigungselemente 310, 312 radial verspannt. Die Zugkräfte F2 sind gleichverteilt mit F1/6 anzunehmen. Jedoch können die Zugkräfte F2 auch auf bis zu 17 N erhöht werden, da vektoriell nahezu kein Beitrag zu den Zugkräften F1 erfolgt.
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Eine Eigengewichtskraft Fg der Obskurationsblende 212 wirkt mit Fg = m*g, wobei m die Masse der Obskurationsblende 212 und g die Erdbeschleunigung ist. Mit einer beispielhaft angenommenen Masse der Obskurationsblende 212 von 0,2 kg ergibt sich dann eine Eigengewichtskraft Fg von 1,962 N. Diese Eigengewichtskraft Fg ist bei der Zugkraftauslegung zu berücksichtigen.
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10 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 200. Das optische System 200 gemäß der 10 unterscheidet sich von dem optischen System 200 gemäß der 9 nur dadurch, dass die Befestigungselemente 310, 312 jeweils in einem Neigungswinkel β zu den Basisabschnitten 306 der Halteelemente 302, 304 geneigt sind. Der Neigungswinkel β kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise beträgt der Neigungswinkel σ 45°. Für die Zugkräfte F2 gilt dann: F2 = (F1/6)/cosß. Bei einem Neigungswinkel σ von 45° und einer zulässigen Zugkraft F1 von 17 N ergibt sich dann: F2 = 4N.
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Die zuvor mit Bezug auf die 9 und 10 ausgeführten überschlägigen Berechnungen sind nur als beispielhaft anzusehen. So sind beispielsweise je nach der Masse der Obskurationsblende 212 die Zugkräfte F1 neu einzustellen, die Querschnittsfläche A der Befestigungselemente 310, 312 zu vergrößern und/oder ein anderes Material zu wählen. Auch der Neigungswinkel ß ist ein veränderbarer Parameter.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100A
- EUV-Lithographieanlage
- 100B
- DUV-Lithographieanlage
- 102
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 104
- Projektionssystem
- 106A
- EUV-Lichtquelle
- 106B
- DUV-Lichtquelle
- 108A
- EUV-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
- 200
- optisches System
- 202
- Objektebene
- 204
- Pupillenebene
- 206
- Feldebene
- 208
- Nutzfeld
- 210
- NA-Blende
- 212
- Obskurationsblende
- 214
- Strahlengang
- 216
- Arbeitslicht
- 218
- Blendenöffnung
- 220
- lichtbestimmende Kante
- 222
- lichtbestimmende Kante
- 224
- Spiegel
- 226
- Obskuration
- 228
- Bereich
- 230
- Kippachse
- 232
- Lichtvolumen
- 234
- Kernschatten
- 236
- Vorderseite
- 238
- Rückseite
- 240
- Beleuchtungsfleck
- 240'
- Beleuchtungsfleck
- 242
- feste Welt
- 300
- Halteeinrichtung
- 302
- Halteelement
- 304
- Halteelement
- 306
- Basisabschnitt
- 308
- Befestigungsabschnitt
- 310
- Befestigungselement
- 312
- Befestigungselement
- a
- Abstand
- AP
- Austrittspupille
- EP
- Eintrittspupille
- F
- Feldpunkt
- F1
- Zugkraft
- F2
- Zugkraft
- LR
- Lichtrichtung
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
- M6
- Spiegel
- O
- Objektpunkt
- P
- Punkt
- Q
- Querschnittsfläche
- Q'
- Querschnittsfläche
- R
- Richtung
- S1
- Lichtstrahl
- S2
- Lichtstrahl
- S3
- Lichtstrahl
- S4
- Lichtstrahl
- S5
- Lichtstrahl
- S6
- Lichtstrahl
- V
- Richtungsvektor
- W
- Winkelraum
- ß
- Neigungswinkel
- 9
- Öffnungswinkel
- θmax
- Öffnungswinkel
- φ
- Umfangswinkel
- Δα
- Blendenkippfehler
