DE102020208298A1

DE102020208298A1 - EUV-Kollektor

Info

Publication number: DE102020208298A1
Application number: DE102020208298.7A
Authority: DE
Inventors: Valentin Bolsinger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-01-05
Also published as: EP4176314A1; US20230146235A1; WO2022002566A1; JP2023532957A; KR20230034325A

Abstract

Ein EUV-Kollektor (11) hat eine Reflexionsfläche (20) mit einer Spiegel-Grundform eines Kugelausschnitts. Auf die Reflexionsfläche (20) ist ein Beugungsgitter (22) für EUV-Nutzlicht (10) aufgebracht. Das Beugungsgitter (22) ist derart ausgeführt, dass das EUV-Nutzlicht (10), welches von einem Kugelzentrum (21) des Kugelausschnitts ausgeht, vom Beugungsgitter (22) hin zu einem Sammelbereich (23) gebeugt wird. Der Sammelbereich (23) ist vom Kugelzentrum (21) räumlich beabstandet. Es resultiert ein EUV-Kollektor, bei dem eine effektive Trennung zwischen EUV-Nutzlicht, dass mit Hilfe des Kollektors gesammelt werden soll, und Falschlicht mit von einer Nutzlichtwellenlänge sich unterscheidender Wellenlänge ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen EUV-Kollektor. Ferner betrifft die Erfindung ein Quelle-Kollektor-Modul mit einem derartigen EUV-Kollektor, eine Beleuchtungsoptik für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen EUV-Kollektor, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements mit Hilfe einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Bauelement.
Ein EUV-Kollektor ist bekannt aus der US 9,541,685 B2 , aus der
US 7,084,412 B2 und aus der DE 10 2017 204 312 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen EUV-Kollektor derart weiterzubilden, dass eine effektive Trennung zwischen EUV-Nutzlicht, das mit Hilfe des Kollektors gesammelt werden soll, und Falschlicht mit von einer Nutzlichtwellenlänge sich unterscheidender Wellenlänge ermöglicht ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen EUV-Kollektor mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, einen EUV-Kollektor so auszulegen, dass ausschließlich das EUV-Nutzlicht, also EUV-Licht mit der Nutzlichtwellenlänge bzw. mit einer Nutzlichtwellenlängen-Bandbreite, in Richtung eines Sammelbereichs gebeugt wird, wohingegen das nicht gebeugte Licht, also das Falschlicht mit vom EUV-Nutzlicht verschiedener Wellenlänge, aufgrund der Spiegel-Grundform eines Kugelausschnitts von der Reflexionsfläche des Kollektors retroreflektiert wird. Hierüber kann eine räumliche Trennung von Lichtwegen einerseits des EUV-Nutzlichts und andererseits des Falschlichts anderer Wellenlänge erreicht werden. Das Beugungsgitter kann dabei so ausgelegt sein, dass zu erwartende Falschlicht-Wellenlängen vom Beugungsgitter nicht gebeugt werden, sodass diese Falschlicht-Wellenlängen von der Spiegel-Grundform der Reflexionsfläche reflektiert werden und, soweit diese Falschlicht-Wellenlängen zu Falschlicht-Strahlen gehören, die vom Kugelzentrum ausgehen oder dieses passieren, an der Reflexionsfläche retroreflektiert werden.
Das Beugungsgitter kann radialsymmetrisch um eine Verbindungslinie zwischen dem Kugelzentrum und einem Zentrum des Sammelbereichs ausgeführt sein. Ein Beugungswinkel, der durch das Beugungsgitter für das EUV-Nutzlicht erzeugt wird, also ein Winkel zwischen einem auf das Beugungsgitter auftreffenden Strahl des EUV-Nutzlichts und dem dann vom Beugungsgitter gebeugten Strahl, kann im Bereich zwischen 0 deg und 45 deg liegen. Bevorzugt liegt dieser Beugungswinkel im Bereich zwischen 2 deg und 45 deg und beispielsweise zwischen 5 deg und 45 deg oder zwischen 5 deg und 40 deg.
Insgesamt kann ein EUV-Kollektor mit hoher Beugungseffizienz für das EUV-Nutzlicht erreicht werden.
Eine Variation der Gitterperiode nach Anspruch 2 ist an die geometrischen Verhältnisse bei der Beugung des EUV-Nutzlichts hin zu einem Sammelbereich angepasst. Eine Variation der Gitterperiode kann kontinuierlich
oder abgestuft sein. Insbesondere können mehrere Beugungsgitter-Flächenabschnitte, die unterschiedlichen Abstand zur Verbindungslinie aufweisen, mit kontinuierlicher oder abgestufter Gitterperioden-Variation gestaltet sein. Diese Beugungsgitter-Flächenabschnitte können als geschlossen um die Verbindungslinie umlaufende Flächenabschnitte des Beugungsgitters ausgeführt sein.
Gitterperioden nach Anspruch 3 haben sich als praxistauglich herausgestellt, da einerseits derartige Gitterperioden aus entsprechenden geometrischen Erwägungen resultieren und sich andererseits als mit vertretbarem Aufwand herstellbar herausgestellt haben. Zudem liegen derartige Gitterperioden unterhalb einer typischen Kohärenzlänge von aktuell präferierten EUV-Lichtquellen, insbesondere von Plasmaquellen.
Gittervarianten nach Anspruch 4 ergeben eine gute Beugungseffizienz für das EUV-Nutzlicht, die größer sein kann als 40 %, als 45 %, als 50 %, als 55 %, als 60 %, als 65 %, als 70 %, als 75 %, als 80 %, als 85 %, als 90 % und die auch größer sein kann als 95 %. Auch eine Kombination dieser Gittervarianten ist möglich.
Ein Abstand zwischen dem Kugelzentrum und dem Zentrum des Sammelbereichs nach Anspruch 5 gewährleistet eine gute räumliche Trennung zwischen dem EUV-Nutzlicht und hin zum Kugelzentrum reflektiertem Falschlicht.
Eine Lichtfalle nach Anspruch 6 gewährleistet eine definierte Abführung des Falschlichts. Die Lichtfalle kann eine an die Symmetrie des EUV-Kollektors und/oder an die Symmetrie einer Beugungswirkung des Beugungsgitters angepasste symmetrischer Form aufweisen. Die Lichtfalle kann die Grundform einer Hülse bzw. eines Rohrs haben. Ein Rohr-Querschnitt der Lichtfalle zwischen einer Fallen-Eintrittsöffnung und einer Fallen-Austrittsöffnung kann sich verringernd, insbesondere sich linear verringernd, gestaltet sein. Die Lichtfalle kann einen kegelstumpfförmigen Längsschnitt aufweisen.
Eine Spiegel-Grundform nach Anspruch 7 vermeidet kontinuierlich gekrümmte Flächen, was bei der Gitterherstellung vorteilhaft sein kann.
Eine Polyederflächenanzahl nach Anspruch 8 ermöglicht einen vertretbaren Herstellungsaufwand. Die Anzahl kann größer sein als 50 und kann größer sein als 100. Die Anzahl kann kleiner sein als 10000 und kann insbesondere kleiner sein als 1000.
Die Vorteile eines Quelle-Kollektor-Moduls nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem EUV-Kollektor bereits erläutert wurden. Bei der EUV-Lichtquelle kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, die insbesondere einen Infrarotpumplaser aufweist. Wenn ein Quellbereich der Lichtquelle im Bereich des Kugelzentrums des Kugelausschnitts der Spiegel-Grundform der Reflexionsfläche des Kollektors liegt, durchtritt an der Reflexionsfläche retroreflektiertes Pumplicht den Quellbereich mindestens ein weiteres Mal, was eine Pumpeffizienz der Lichtquelle erhöhen kann. Das Beugungsgitter des EUV-Nutzkollektors wird bevorzugt so ausgelegt, dass ein Wellenlängenbereich des Pumplichts nicht am Beugungsgitter gebeugt wird. Beim Pumplicht handelt es sich also um nicht vom Beugungsgitter zu beugendes Falschlicht.
Im Vergleich zu Kollektoren, bei denen Falschlicht höherer Wellenlängen gebeugt wird, haben die Beugungsstrukturen des Beugungsgitters des erfindungsgemäßen Kollektors, die das EUV-Nutzlicht beugen, kleinere Strukturtiefen, was bei einem Ätzherstellungsverfahren zu kleineren Ätzdauern führt. Eine Trennung des EUV-Nutzlichts von Falschlicht kann so effektiv durchgeführt werden, dass bei der Projektionsbelichtung Lithographiemasken ohne Schutzfolie, insbesondere ohne Pellikel, genutzt werden können, was Reflexionsverluste weiter mindert.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, eines Herstellungsverfahrens für ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement nach Anspruch 12 sowie eines durch ein solches Verfahren hergestelltes Bauelements entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den EUV-Kollektor bzw. das Quelle-Kollektor-Modul bereits erläutert wurden. Bei dem hergestellten Bauelement kann es sich um einen Mikrochip handeln, insbesondere um einen Speicherchip.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

1 schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
2 einen Meridionalschnitt durch einen Kollektor der Projektionsbelichtungsanlage;
3 senkrecht zu Gitterstrukturen einen Schnitt durch eine Ausführung eines Beugungsgitters für EUV-Nutzlicht, wobei das Beugungsgitter auf einer Reflexionsfläche des Kollektors aufgebracht ist;
4 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines Beugungsgitters für den Kollektor;
5 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines Beugungsgitters für den Kollektor;
6 schematisch eine Momentaufnahme einer Substratbeleuchtung im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung eines Beugungsgitters einer der Ausführungen nach den 3 bis 5; und
7 bis 9 verschiedene Ausführungen für Gestaltungen einer Spiegel-Grundform des Kollektors, die jeweils durch eine Ausführung eines Polyeders an eine Kugelausschnittsfläche angenähert ist, dargestellt jeweils als angenäherte Voll-Kugelausschnittsfläche, von der für den Kollektor jeweils nur ein Teilausschnitt genutzt wird.

Zunächst wird der generelle Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithographie beschrieben.
Zur Beschreibung wird ein kartesisches xyz-Koordinatensystem herangezogen. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft nach rechts. Die z-Achse verläuft nach unten. Im Zusammenhang mit der Beschreibung einzelner Komponenten wird in den 2 folgende ein lokales kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet, welches so angeordnet ist, dass die x-Achse des lokalen Koordinatensystems parallel zur x-Achse des globalen Koordinatensystems nach 1 verläuft und die x- und y-Achsen jeweils eine an eine jeweilige optische Fläche angenäherte Hauptebene aufspannen.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithographie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 6a, das von einem Retikelhalter 6b gehalten ist. Eine Projektionsoptik 7 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordneten Wafer 9a, der von einem Waferhalter 9b gehalten ist.
Der Retikelhalter 6b wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 9c und der Waferhalter 9b wird von einem Waferverlagerungsantrieb 9d angetrieben. Die Antriebe mittels der beiden Verlagerungsantriebe 9c, 9d erfolgen synchronisiert zueinander längs der y-Richtung.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge-produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma) handeln. Beispielsweise kann Zinn mittels einem bei einer Wellenlänge von 10,6 µm, das heißt im Infrarot-Bereich, arbeitenden Kohlendioxidlaser zu einem Plasma angeregt werden. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle 3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6,859,515 B2 .
EUV-Strahlung 10, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 11 gebündelt, der nachfolgend noch näher beschrieben wird. Nach dem Kollektor 11 propagiert die EUV-Strahlung 10 durch eine Zwischenfokusebene 12, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 13 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 13a trifft. Der Feldfacettenspiegel 13 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 10 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacettenspiegel 13 wird die EUV-Strahlung 10 von einem Pupillenfacettenspiegel 14 mit einer Vielzahl von Pupillenfacetten 14a reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 14 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 14 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 15 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 16, 17 und 18 werden die Feldfacetten 13a des Feldfacettenspiegels 13 einander überlagernd in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 18 der Übertragungsoptik 15 ist ein Spiegel mit streifendem Einfall (grazing incidence Spiegel; GI-Spiegel).
2 zeigt stärker im Detail den Kollektor 11. Dieser hat, soweit die Strahlungsquelle 3 als LPP-Quelle ausgeführt ist, eine Durchtrittsöffnung 19 für Pumplicht zur Erzeugung des Plasmas. Dieses Pumplicht kann eine Pumplicht-Wellenlänge im infraroten Wellenlängenbereich, beispielsweise von 10,6 µm haben.
Der Kollektor 11 hat eine Reflexionsfläche 20 mit einer Spiegel-Grundform eines Kugelausschnitts. Diese Spiegel-Grundform ist nach Art eines sphärischen Spiegels gestaltet. Ein Kugelradius dieser Spiegel-Grundform der Reflexionsfläche 20 ist in der 2 mit a bezeichnet. Der Kugelradius a wird gemessen von einem Kugelzentrum, in dem ein Plasma-Quellbereich 21 der Strahlungsquelle 3 angeordnet ist. Das Kugelzentrum liegt im Regelfall auch im Zentrum des Plasma-Quellbereichs 21, sodass in der 2 die Bezugsziffer 21 auch das Kugelzentrum bezeichnet.
Die Spiegel-Grundform kann einen exakten Kugelausschnitt wiedergeben. Alternativ ist es möglich, die Spiegel-Grundform an eine Kugelausschnittsfläche beispielsweise über ein Polyeder anzunähern, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Ein „Kugelzentrum“ eines solchen Polyeders entspricht dem Kugelzentrum der angenäherten Kugelausschnittsfläche.
Auf die Reflexionsfläche 20 ist ein Beugungsgitter 22 aufgebracht, das in der 2 nicht näher dargestellt ist und das in der 3 abschnittsweise stark vergrößert in einem Schnitt senkrecht zu einem Verlauf von Gitterstrukturen dargestellt ist.
Bei der Ausführung des Beugungsgitters 22 nach 3 handelt es sich um ein Binärgitter mit einer Gitterperiode d und einer Beugungsstrukturhöhe h.
Das Beugungsgitter 22 auf der Reflexionsfläche 20 des EUV-Kollektors 11 ist so ausgeführt, dass das EUV-Beleuchtungslicht 10, das vom Quellbereich 21 im Kugelzentrum des Kugelausschnitts Spiegel-Grundform der Reflexionsfläche 20 ausgeht, vom Beugungsgitter 22 hin zu einem Sammelbereich 23 gebeugt wird, bei dem es sich um den Zwischenfokus in der Zwischenfokusebene 12 handelt. Der Sammelbereich 23 ist vom Quellbereich 21 im Kugelzentrum räumlich um einen Abstand b beabstandet.
Zur Dimensionierung des Beugungsgitters 22 hinsichtlich der Gitterperiode d und der Beugungsstrukturhöhe h werden radialsymmetrisch sich um eine Rotationssymmetrieachse 24 erstreckende Gitter-Flächenabschnitte 22_i des Beugungsgitters 22 betrachtet.
Die 2 zeigt beispielhaft die Reflexionsverhältnisse an einem derartigen Flächenabschnitt 22i des Beugungsgitters 22. Ein Abstand des Flächenabschnitts 22i zur Rotationssymmetrieachse 24 ist in der 2 mit R bezeichnet. Ein Radius des kugelausschnittsförmigen Flächenabschnitts 22_i ist mit a bezeichnet. Ein Beugungswinkel des vom Quellbereich 21 ausgehenden Beleuchtungslichts 10 am Flächenabschnitt 22i ist mit β bezeichnet. Ein Abstand zwischen einem Aufpunkt Ri des Abstands R auf der Rotationssymmetrieachse 24 und dem Kugelzentrum-Quellbereich 21 ist in der 2 mit w bezeichnet. Dieser Aufpunkt Ri ist bei der nachfolgenden Bestimmung des Beugungswinkels gleichzeitig ein Beaufschlagungspunkt des vom Quellbereich 21 ausgehenden Beleuchtungslichts 10 auf das Beugungsgitter 22. Ein Abstand zwischen diesem Aufpunkt R_i und dem Sammelbereich 23 ist in der 2 mit c bezeichnet.
Für den Beugungswinkel β gilt: $cos (β) = \frac{(a^{2} + c^{2} - b^{2})}{2 a c}$
Hierbei sind: w² = a² - R_i ² und c² = R_i ²+ (w+ b)².
Der jeweilige Wert für den Beugungswinkel β für den betrachteten Flächenabschnitt 22_i kann dann in die Gittergleichung für die Gitterperiode d $d = λ / sin β$
eingesetzt werden. λ ist hierbei die Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts 10.
Die Beugungsstrukturhöhe h liegt bei einer Wellenlänge λ des Beleuchtungslichts 10 von λ = 13 nm im Bereich von h ≈ 13 nm beim Binär-Beugungsgitter nach 3. Bei einem Abstandswert R von 50 mm und einem Radius a von 200 mm sowie einem Abstand b zwischen dem Quellbereich 21 und dem Sammelbereich 23 von 1000 mm ergibt sich ein Beugungswinkel β von 12 deg und hieraus eine Gitterperiode d von 62 nm für eine Wellenlänge λ von 13 nm.
Die nachfolgende Tabelle gibt weitere Wertezuordnungen für den Beugungswinkel β und die Gitterperiode d für verschiedene Werte von R, a und b.

R [mm] a [mm] b [mm] β [grad] d [nm]

50 200 1000 12 62

50 1000 1000 1.4 520

50 100 100 0.3 2860

1000 1000 1000 45 18

1000 1000 100 5.7 130

1000 2000 100 2.9 260
Die Gitterperiode d des Beugungsgitters 22 ist also u.a. abhängig vom Abstand R des jeweiligen Gitterabschnitts 22i zur Rotationssymmetrieachse 24, also zur Verbindungslinie zwischen dem Kugelzentrum (Quellbereich 21) und dem Sammelbereich 23 und variiert zwischen einer minimale Gitterperiode und einer maximalen Gitterperiode. Je kleiner der Beugungswinkel β ist, desto größer kann die Gitterperiode d sein.
Die Gitterperiode d des Beugungsgitters 22 kann, abhängig vom Abstand R des jeweils betrachteten Flächenabschnitts 22i zur Rotationssymmetrieachse 24 sowie abhängig vom Kugelradius a und vom Abstand b zwischen dem Quellbereich 21 und dem Sammelbereich 23 beispielsweise im Bereich zwischen 10 nm und 4000 nm variieren.
Die maximale Gitterperiode d ist so gewählt, dass sie kleiner ist als eine Kohärenzlänge der Strahlungsquelle 3.
Das Beleuchtungslicht 10 wird mit Beugungswinkeln β im Bereich zwischen 0° und beispielsweise 45° gebeugt.
Der Abstand b kann im Bereich zwischen 50 mm und 4000 mm liegen.
Eine Beugungseffizienz des Binär-Beugungsgitters 22 nach 3 kann im Bereich von 40 % liegen. Diese Beugungseffizienz bezeichnet das Intensitätsverhältnis zwischen dem vom Beugungsgitter 22 gebeugten Beleuchtungslicht 10 und dem auf das Beugungsgitter 22 einfallenden Beleuchtungslicht 10.
Da die Reflexionsfläche 20 des Kollektors 11 sphärisch geformt ist, werden vom Beugungsgitter 22 nicht gebeugte Licht- bzw. Strahlungsanteile, die vom Quellbereich 21 mit anderer Wellenlänge als der Nutzlicht-Wellenlänge des Beleuchtungslichts 10 ausgehend, von der Reflexionsfläche 20 in sich zurückreflektiert. Ein Strahlengang von derartigem Falschlicht 25, bei dem es sich insbesondere um Pumplicht, aber auch um andere vom Plasma im Quellbereich 21 erzeugte Wellenlängen handelt, ist in der 2 bis zum Quellbereich 21 durchgezogen und anschließend gestrichelt bei 26 dargestellt. Soweit es sich beim Falschlicht 25 um Pumplicht handelt, kann aufgrund der Retroreflexion des Pumplichts 25 an der Reflexionsfläche 20 und dem nachfolgenden erneuten Durchtreten des Quellbereichs 21 eine Erhöhung der Pumpeffizienz und damit eines Wirkungsgrades der Strahlungsquelle 3 resultieren.
Im weiteren Verlauf des Falschlicht-Strahlengangs ist eine Lichtfalle 27 für das nicht gebeugte Falschlicht 25 angeordnet. Die Lichtfalle 27 hat, wie in der Ausführung 2 ersichtlich, einen kegelstumpfförmigen Längsschnitt. Die Lichtfalle 27 hat eine der Reflexionsfläche 20 zugewandte Eintrittsöffnung 28 mit einem Eintrittsöffnungs-Querschnitt und eine dem Sammelbereich 23 zugewandte Austrittöffnung 29 mit einem Austrittsöffnungs-Querschnitt, der kleiner ist als der Eintrittsöffnungs-Querschnitt.
Eine Innenwand 30 der Lichtfalle 27 ist für das Falschlicht 25 absorbierend ausgelegt. Die Lichtfalle 27 kann thermisch an einen Kühlkörper angekoppelt sein.
Eine mittlere Reflektivität des Kollektors 11 für das Beleuchtungslicht 10 kann dort, wo dessen Reflexionsfläche 20 kein Beugungsgitter aufweist, auch größer sein als 50 %, kann größer sein als 52 %, kann größer sein als 55 %, kann größer sein als 60 % und kann auch noch größer sein.
Anhand der 4 wird nachfolgend eine weitere Ausführung für eine Gitterstruktur eines Beugungsgitters 31 beschrieben, welches anstelle des Beugungsgitters 22 nach 3 beim Kollektor 11 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Beugungsgitter 31 handelt es sich um ein Stufengitter mit insgesamt vier Stufenniveaus N₁, N₂, N₃ und N₄. Ein Niveauunterschied zwischen benachbarten Stufen N₁/N₂, N₂/N₃ und N₃/N₄ ist jeweils gleich groß. Zwischen den benachbarten Stufen N₄/N₁, also am Übergang zwischen zwei Gitterperioden, liegt der dreifache Niveauunterschied, nämlich die gesamte Beugungsstrukturhöhe h vor. Eine y-Erstreckung der verschiedenen Niveaus Ni ist jeweils gleich groß und beträgt d/4. Eine Beugungseffizienz des Beugungsgitters 31 kann im Bereich von 80 % liegen.
Anhand der 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Gitterstruktur eines Beugungsgitters 32 beschrieben, welches anstelle des Beugungsgitters 22 nach 3 beim Kollektor 11 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Beugungsgitter 32 handelt es sich um ein acht-Stufen-Gitter mit entsprechenden Niveaus Ni und einem Niveauunterscheid benachbarter Niveaus innerhalb der Gitterperiode d von h/8. Eine Beugungseffizienz des Beugungsgitters 32 kann größer sein als 90 % und kann im Bereich von 95 % liegen.
6 zeigt eine Momentaufnahme bei der Herstellung eines Beugungsgitters nach Art des Beugungsgitters 22. Ein Gittersubstrat 33, das in der 6 schematisch als plane Fläche dargestellt ist, tatsächlich aber sphärisch gekrümmt ist wie die Reflexionsfläche 20 des Kollektors 11, wird von zwei kohärenten Strukturlichtquellen 34, 35 mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 10 nm und 4000 nm beleuchtet. Bei den Struktur-Lichtquellen 34, 35 kann es sich um infrarote Lichtquellen, Lichtquellen im sichtbaren Wellenlängenspektrum, Excimer-Lichtquellen oder um EUV-Lichtquellen handeln.
Das Gittersubstrat 33 hat auf der den Struktur-Lichtquellen 34, 35 zugewandten Seite eine lichtempfindliche Beschichtung einschließlich einer Mehrlagenschicht aus Molybdän/Silizium.
Emissionen 34a, 35a der Struktur-Lichtquellen 34, 35 interferieren miteinander auf dem Gittersubstrat 33 und bilden dort eine stehende Welle, die auf einer lichtempfindlichen Schicht des Gittersubstrat 33 zur nachfolgenden Strukturierung, also zur Herstellung der Beugungsstrukturen des Beugungsgitters 22, mittels eines Ätzschritts genutzt werden kann.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Gitterstrukturierung, kann das jeweilige Beugungsgitter 22, 31, 32 auch mit Hilfe einer Nahfeld-Maskenbeleuchtung erzeugt werden. Auch eine Elektronenstrahl-Lithographie oder eine Beleuchtung mit EUV-Wellenlängen kann zur Beugungsgitterstruktur-Herstellung genutzt werden.
Die Spiegel-Grundform der Reflexionsfläche 20 in Form des Kugelausschnitts, kann durch ein Polyeder an die Kugelausschnittsfläche angenähert sein. Beispiele derartiger Polyeder 36, 37, 38 zeigen die 7 bis 9.
7 zeigt ein aus Dreiecken zusammengesetztes Kugelflächen-Polyeder. Das Kugelflächen-Polyeder 37 nach 8 ist begrenzt durch Linien entsprechend den Längen- und Breitengraden eines Globus.
Das Kugelflächen-Polyeder 38 nach 9 ist durch Fünfecke begrenzt.
Für die Grundform der Reflexionsfläche 20 des Kollektors 11 wird jeweils näherungsweise ein Halbkugel-Polyeder entsprechend den Polyedern 36 bis 38 genutzt. Eine Halbkugel-Trennfläche kann beim Polyeder 37 längs des Äquators oder längs eines Meridians verlaufen.
Ein Beugungsgitter des Kollektors 11 nach Art der Beugungsgitter 22, 31 und 32 kann auch als geblazetes Beugungsgitter gestaltet sein bei, dem die Gitterstrukturen so geneigt sind, dass der Neigungswinkel eine Reflexionsrichtung für das Beleuchtungslicht 10 vorgibt, die zum Beugungswinkel β passt.
Die Anzahl von Polyederflächen der Polyeder 36, 37, 38 ist größer als 10 und kann kleiner sein als 10000 und insbesondere kleiner sein als 1000.
Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels im Objektfeld 5 auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer im Bildfeld 8 zur lithographischen Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als Stepper werden das Retikel und der Wafer zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9541685 B2 [0002]
US 7084412 B2 [0002]
DE 102017204312 A1 [0002]
US 6859515 B2 [0023]

Claims

EUV-Kollektor (11) - mit einer Reflexionsfläche (20) mit einer Spiegel-Grundform eines Kugelausschnitts, - wobei auf die Reflexionsfläche (20) ein Beugungsgitter (22; 31; 32) für EUV-Nutzlicht (10) aufgebracht und derart ausgeführt ist, dass das EUV-Nutzlicht (10), welches von einem Kugelzentrum (21) des Kugelausschnitts ausgeht, vom Beugungsgitter (22; 31; 32) hin zu einem Sammelbereich (23) gebeugt wird, wobei der Sammelbereich (23) vom Kugelzentrum (21) räumlich beabstandet ist.
Kollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Gitterperiode d des Beugungsgitters (22; 31; 32) abhängig von einem Abstand R eines jeweiligen Gitterabschnitts (22_i) von einer Verbindungslinie (24) zwischen dem Kugelzentrum (21) und einem Zentrum des Sammelbereichs (23) zwischen einer minimalen Gitterperiode und einer maximalen Gitterperiode variiert.
Kollektor nach Anspruch 2 mit einer Gitterperiode d im Bereich zwischen 10 nm und 4000 nm.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Beugungsgitter (22; 31; 32) als Binärgitter (22), als Mehrstufengitter (31; 32) oder als Blaze-Gitter ausgeführt ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Absatz b zwischen dem Kugelzentrum (21) und dem Zentrum des Sammelbereichs (23) zwischen 50 mm und 4000 mm.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens eine Lichtfalle (27) für am Beugungsgitter (22; 31; 32) nicht gebeugtes Falschlicht.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel-Grundform der Reflexionsfläche (20) durch ein Polyeder (36; 37; 38) an eine Kugelausschnittsfläche angenähert ist.
Kollektor nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Polyederflächen der Polyeder (36; 37; 38) größer ist als 10.
Quelle-Kollektor-Modul mit einer EUV-Lichtquelle (3) und mit einem EUV-Kollektor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Beleuchtungsoptik (4) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem EUV-Kollektor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie mit einer EUV-Lichtquelle (3) und einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10 zur Überführung von Beleuchtungslicht (10) von der Lichtquelle (3) in ein Objektfeld (5) in dem ein Retikel (6a) mit abzubildenden Strukturen anordenbar ist, und mit einer Projektionsoptik (7) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (8).
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Substrats (9a), auf welches zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, - Bereitstellen eines Retikels (6a), welches abzubildende Strukturen aufweist, - Projizieren mindestens eines Teils des Retikels (6a) auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht des Substrats (9a) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11.
Bauelement, hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 12.