DE102020208665A1

DE102020208665A1 - Optisches Beleuchtungssystem zur Führung von EUV-Strahlung

Info

Publication number: DE102020208665A1
Application number: DE102020208665.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-13
Also published as: EP4179388A1; KR20230036135A; WO2022008102A1

Abstract

Ein optisches Beleuchtungssystem dient zur Führung von EUV-Strahlung (3i) zwischen einem Quellbereich einer EUV-Lichtquelle und einem Objektfeld, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist. Das Beleuchtungssystem hat EUV-Spiegel-Komponenten, die sequentiell die EUV-Strahlung (3i) zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld führen. Mindestens ein Reflexionsabschnitt (8, 15) einer der EUV-Spiegelkomponenten ist innerhalb eines Strahlengangs der EUV-Strahlung (3i) mit Strahlung in einem Einfallswinkelbereich (Δα) zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel beaufschlagbar. Auf dem Reflexionsabschnitt (8, 15) ist eine optische Beugungskomponente zur Unterdrückung von im Strahlengang mitgeführter Falschlicht-Strahlung (36i) angeordnet. Die optische Beugungskomponente ist so ausgeführt, dass im gesamten Einfallswinkelbereich (Δα) die Falschlicht-Strahlung (36i) mit einem Unterdrückungsverhältnis zwischen einer Intensität des auf den Reflexionsabschnitt (8, 15) einfallenden Falschlichts (36i) und einer Intensität des vom Reflexionsabschnitt (8, 15) in Richtung des Strahlengangs ausfallenden Falschlichts (36i) unterdrückt ist, das besser ist als 1000. Es resultiert eine verbesserte Falschlichtunterdrückung.

Description

Der Inhalt folgender Patentanmeldungen wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen:

DE 10 2019 212 017.2 , DE 10 2019 210 450.9 und PCT/EP 2020/050809 .

Die Erfindung betrifft ein optisches Beleuchtungssystem zur Führung von EUV-Strahlung. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einem derartigen Beleuchtungssystem und einer Projektionsoptik, ein optisches System mit einem derartigen Beleuchtungssystem und einer EUV-Lichtquelle, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit einem derartigen Herstellungsverfahren hergestelltes strukturiertes Bauelement.
Optische Systeme zur Führung von EUV-Strahlung sind bekannt aus der DE 10 2009 044 462 A1 , der DE 10 2011 082 065 A1 , aus der DE 10 2017 217 867 A1 , aus der US 2015/0049321 A1 und aus der US 2019/0033723 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Falschlichtunterdrückung bei einem optischen Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches Beleuchtungssystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Optimierung einer Falschlichtunterdrückung auch der jeweilige Einfallswinkel des Falschlichts auf einem die zur Unterdrückung eingesetzte optische Beugungskomponente jeweils aufweisenden Reflexionsabschnitt der EUV-Spiegel-Komponente zu berücksichtigen ist. Ein Einfallswinkelbereich bzw. eine Einfallswinkelvariation auf der jeweiligen, zur Falschlicht-Unterdrückung genutzten Beugungskomponente hat dabei vergleichbare Effekte wie eine Wellenlängenvariation des Falschlichts. Durch entsprechende Auslegung der optischen Beugungskomponente, insbesondere durch Anpassen der jeweiligen Strukturtiefen-Unterschiede zwischen Positiv- und Negativ-Strukturen der Beugungskomponente, kann einer entsprechenden Einfallswinkelvariation bzw. einer Einfallswinkel-Bandbreite des auftreffenden Falschlichts Rechnung getragen werden. Es resultiert eine verbesserte Falschlicht-Unterdrückung des gesamten Einfallswinkelbereichs mit einem Intensitäts-Unterdrückungsverhältnis besser als 1000 (Tausend). Dieses Unterdrückungsverhältnis kann besser sein als 10⁴ oder kann auch besser sein als 10⁵. Der zu unterdrückende Einfallswinkelbereich des Falschlichts kann mindestens 2° betragen, kann mindestens 5° betragen und kann auch größer sein als 10°. Der zu unterdrückende Falschlicht-Einfallswinkel-Bereich ist regelmäßig kleiner als 30°.
Die Auslegung mindestens eines Teils eines Facettenspiegels als Reflexionsabschnitt mit einer derartigen optischen Beugungskomponente nach Anspruch 2 ermöglicht es, Beugungskomponenten zur effizienten Falschlicht-Unterdrückung auf Facetten von Facettenspiegeln von Beleuchtungsoptiken von Projektionsbelichtungsanlagen unterzubringen. Ein Strahlengang innerhalb derartiger Facettenspiegel weist regelmäßig eine nicht vernachlässigbare Einfallswinkel-Bandbreite auf, so dass durch entsprechende Auslegung der optischen Beugungskomponente auch dann eine gute Falschlicht-Unterdrückung gewährleistet ist.
Eine Ausführung nach Anspruch 3 vereinfacht eine Fertigung des Facettenspiegels. Alternativ kann auch lediglich ein Abschnitt mindestens einer Facette zur Falschlichtunterdrückung innerhalb einer gesamten Einfallswinkel-Bandbreite des Falschlichts ausgeführt sein. Eine Ausrüstung eines Facettenspiegels mit einer das Falschlicht unterdrückenden optischen Beugungskomponente nur dort, wo dies effizient möglich ist, also beispielsweise auf bestimmten Facetten oder bestimmten Facetten-Abschnitten, gewährleistet einen Facettenspiegel mit hohem EUV-Nutzlicht-Durchsatz.
Ausführungen nach den Ansprüchen 4 und 5 haben sich in der Praxis bewährt.
Eine MEMS-Ausführung nach Anspruch 6 ergibt ein flexibel einsetzbares optisches Beleuchtungssystem. Der MEMS-Spiegel kann die Funktion eines Feldfacettenspiegels oder eines Pupillenfacettenspiegels haben. Der MEMS-Spiegel kann auch Bestandteil eines spekularen Reflektors sein. Ein spekularer Reflektor ist beschrieben beispielsweise in der US 8 934 085 B2 , in der US 2006/0 132 747 A1 , in der EP 1 614 008 B1 und in der US 6 573 978 .
Eine Gruppierung von Einzelspiegeln, die mit der optischen Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung innerhalb eines Einfallswinkelbereichs ausgeführt ist, nach Anspruch 7, kann der Gruppierung angepasst sein, die zur Realisierung bestimmter Beleuchtungssettings innerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage erforderlich ist. Eine derartige Einzelspiegel-Gruppe kann beispielsweise eine virtuelle Feldfacette darstellen.
Eine Gruppierung nach Anspruch 8 vereinfacht die Herstellung eines solchen Einzelspiegel-Moduls.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 9 oder 10, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 12 oder eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 13 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das optische Beleuchtungssystem bereits erläutert wurden.
Bei dem Bauteil kann es sich um einen Halbleiterchip, insbesondere um einen Speicherchip handeln.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 ebenfalls schematisch und in einem Meridionalschnitt eine Ausführung eines optischen Systems der Projektionsbelichtungsanlage mit einer detaillierter dargestellten Beleuchtungsoptik;
3 eine Ansicht einer Facettenanordnung eines Feldfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage in der Ausführung „Rechteckfeld“;
4 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung eine Facettenanordnung einer weiteren Ausführung eines Feldfacettenspiegels in der Ausführung „Bogenfeld“;
5 eine Ausführung einer Facettenanordnung eines Pupillenfacettenspiegels;
6 einen Schnitt durch eine Ausführung eines optischen Gitters zur beugenden, Falschlicht unterdrückenden Wirkung, wobei eine Schnittebene senkrecht auf einer Längserstreckung von Beugungsstrukturen des optischen Gitters steht, wobei das optische Gitter eine Beugungskomponente darstellt, die so ausgeführt sein kann, dass in einem gesamten Einfallswinkelbereich auftreffende Falschlicht-Strahlung mit einem Intensitäts-Unterdrückungsverhältnis unterdrückt ist, das besser ist als ein unterer Verhältnis-Grenzwert;
7 in einem Meridionalschnitt einen Lichtweg hin zu und von einem Plasma-Quellbereich einer EUV-Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanalage nach 1, wobei insbesondere eine beugende, Falschlicht unterdrückende Wirkung eines optischen Gitters in der Ausführung nach 6 auf einem EUV-Kollektorspiegel dargestellt ist, der eine erste, EUV-Nutzlicht führende Komponente nach dem EUV-Quellbereich darstellt;
8 eine weitere Ausführung einer Beleuchtungsoptik mit zwei Facettenspiegeln und einer nachgeordneten Übertragungsoptik mit drei Spiegeln;
9 in einer zu 6 grundsätzlich ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine weitere Ausführung eines optischen Gitters als optische Beugungskomponente zur beugenden, Falschlicht unterdrückenden Wirkung, ausgeführt zur Unterdrückung verschiedener Falschlicht-Wellenlängen und ausgeführt zur Unterdrückung der Falschlicht-Strahlung innerhalb eines gesamten Einfallswinkelbereichs mit einem Intensitäts-Unterdrückungsverhältnis besser als ein unterer Verhältnis-Grenzwert;
10 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführung eines optischen Gitters zur Unterdrückung verschiedener Falschlicht-Wellenlängen innerhalb eines gesamten Einfallswinkelbereichs mit rasterartig, zeilen- und spaltenweise angeordneten Strukturabschnitten, deren Strukturtiefen durch Angabe entsprechender Tiefenwerte veranschaulicht sind;
11 das optische Beugungsgitter nach 10, wobei den Tiefenwerten der 10 entsprechende Ätztiefen-Bereiche durch verschiedene Schraffuren veranschaulicht sind;
12 in einer zu 9 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines optischen Beugungsgitters zur Falschlicht-Unterdrückung insbesondere verschiedener Falschlicht-Wellenlängen innerhalb eines gesamten Einfallswinkelbereichs, ausgeführt mit drei sich voneinander unterscheidenden Beugungsstruktur-Niveaus;
13 im Vergleich zur 7 stärker abstrahiert einen Meridionalschnitt zur Verdeutlichung von Einfallswinkeln verschiedener Einzelstrahlen, die vom Plasma-Quellbereich der EUV-Lichtquelle ausgehend auf dem EUV-Kollektor zur Bündelung hin zu einem Zwischenfokus eines Strahlengangs der EUV-Strahlung auftreffen;
14 in einer zu 13 ähnlichen Darstellung eine Momentansituation beim Auftreffen eines Pumplicht-Vorimpulses auf ein plasmagenerierendes Medium in Form eines Zinntröpfchens im Plasma-Quellbereich;
15 in einer zu 14 ähnlichen Darstellung eine Momentansituation beim Auftreffen eines Pumplicht-Hauptimpulses auf das plasmagenerierende Medium im Plasma-Quellbereich;
16 vergrößert eine Feldfacette des Feldfacettenspiegels nach 4 mit einem zentral auf die Feldfacette auftreffenden Strahl innerhalb eines EUV-Strahlengangs der Beleuchtungsoptik, auftreffend unter einem ersten Einfallswinkel bei einer ersten Kippstellung der Feldfacette;
17 in einer zu 16 ähnlichen Darstellung Einfallswinkelverhältnisse beim Auftreffen des Strahls bei einer im Vergleich zur 16 anderen Kippstellung der Feldfacette;
18 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung geometrischer Einfallswinkel-Verhältnisse auf einer Feldfacette der Beleuchtungsoptik;
19 eine Aufsicht auf eine der Feldfacetten, aufweisend ein optisches Beugungsgitter nach Art der 11 zur Unterdrückung verschiedener Falschlicht-Wellenlängen und/oder zur Falschlicht-Unterdrückung in einem Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel;
20 in einer zu den 6, 9 und 12 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines optischen Beugungsgitters zur Falschlicht-Unterdrückung genau einer Wellenlänge, ausgeführt als Binärgitter;
21 in einer zu 19 ähnlichen Darstellung eine Feldfacette des Feldfacettenspiegels nach 3, aufweisend ein optisches Beugungsgitter nach 20;
22 in einer zu 15 ähnlichen Darstellung Strahlwinkel-Verhältnisse für ausgewählte Strahlen des Pumplicht-Hauptimpulses im Strahlengang einer Anordnungsebene des Feldfacettenspiegels;
23 eine Aufsicht auf eine Pupillenfacette einer weiteren Ausführung eines Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik, aufweisend ein Gitter nach 20;
24 schematisch einen Strahlengang eines Ausleuchtungs- bzw. Strahlungskanals der Beleuchtungsoptik zwischen einer der Feldfacetten und einer dieser zugeordneten Pupillenfacette zur Veranschaulichung eines Einfallswinkelbereichs auf der Pupillenfacette;
25 in einer zu 23 ähnlichen Darstellung eine Pupillenfacette, aufweisend ein optisches Beugungsgitter nach 11 zur Unterdrückung verschiedener Falschlicht-Wellenlängen und/oder zur Falschlicht-Unterdrückung in einem Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel;
26 in einer zu 24 ähnlichen Darstellung Einfallswinkel-Verhältnisse auf der Pupillenfacette bei Zuordnung einer ersten Feldfacette zu dieser Pupillenfacette in einer ersten Kippstellung dieser Pupillenfacette;
27 die Facettenanordnung nach 26, bei der eine andere Feldfacette der Pupillenfacette zugeordnet ist und die Pupillenfacette eine andere Kippstellung einnimmt;
28 eine Ausschnittsvergrößerung der Strahlbeaufschlagung der Pupillenfacette in den Kipppositionen nach den 26 und 27 zur Verdeutlichung eines gesamten Einfallswinkelbereiches auf der Pupillenfacette aufgrund der unterschiedlichen Kippstellungen und aufgrund einer Ausdehnung der Feldfacette;
29 in einer zu 22 ähnlichen Darstellung eine Ausführung der Beleuchtungsoptik mit Feldfacetten einerseits und Pupillenfacetten andererseits, wobei einige der Feldfacetten und einige der Pupillenfacetten zur Falschlicht-Unterdrückung einer Pumplicht-Hauptimpuls-Wellenlänge ausgeführt sind;
30 schematisch eine Darstellung des Strahlengangs zwischen einem Kondensorspiegel der Beleuchtungsoptik und einer Eintrittspupille einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage zur Verdeutlichung von Einfallswinkeln innerhalb des Strahlengangs auf dem Kondensorspiegel;
31 einen Abschnitt einer weiteren Ausführung eines Feldfacettenspiegels, aufgebaut aus einer Vielzahl von in einem Raster angeordneten und in Module unterteilten MEMS-Einzelspiegeln, wobei Randkonturen dreier Feldfacetten zusätzlich dargestellt sind, die durch entsprechende Gruppierung der MEMS-Einzelspiegel bei dieser Ausführung des Feldfacettenspiegels gebildet werden können und in ihrer Funktion den vorstehend dargestellten Feldfacetten entsprechen;
32 in einer zu 31 ähnlichen Darstellung einen Abschnitt einer weiteren Ausführung eines Pupillenfacettenspiegels, dessen Pupillenfacetten wiederum aus MEMS-Einzelspiegeln mit entsprechender Gruppierung gebildet sind, wobei Randkonturen von mehreren dieser durch Gruppierung entstehenden Pupillenfacetten beispielhaft dargestellt sind.

Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine Lichtquelle 2 emittiert zur Beleuchtung genutzte EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser produced plasma) handeln. Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird EUV-Beleuchtungslicht bzw. Beleuchtungsstrahlung in Form eines Beleuchtungslicht-Bündels bzw. Abbildungslicht-Bündels 3 genutzt. Das EUV-Beleuchtungslicht wird auch als EUV-Nutzlicht bezeichnet. Beispielhafte Wellenlängen für das EUV-Nutzlicht sind 13 nm, 13,5 nm, 6,7 nm, 6,9 nm oder 7 nm.
Das Abbildungslicht-Bündel 3 geht von einem Quellbereich 4 der Lichtquelle 2 aus und trifft zunächst auf einen Kollektor 5, bei dem es sich beispielsweise um einen genesteten Kollektor mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Mehrschalen-Aufbau mit Spiegeln, die unter streifendem Einfall des EUV-Nutzlichts betrieben werden (vgl. die schematische Darstellung nach 2), oder alternativ um einen, dann hinter der Lichtquelle 2 angeordneten ellipsoidal geformten Kollektor (vgl. die schematische Darstellung nach 1 sowie die Darstellung nach 7), handeln kann. Nach dem Kollektor 5 durchtritt das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst eine Zwischenfokusebene 6, was zur Trennung des Abbildungslicht-Bündels 3 von unerwünschten Strahlungs- oder Partikelanteilen und insbesondere zur Trennung des Abbildungslicht-Bündels 3 von Falschlicht genutzt wird. Diese Trennung wird nachfolgend beispielhaft noch im Zusammenhang mit der 7 erläutert.
Nach Durchlaufen der Zwischenfokusebene 6 trifft das Abbildungslicht-Bündel 3 zunächst auf einen Feldfacettenspiegel 7. Der Feldfacettenspiegel 7 stellt einen ersten Facettenspiegel der Projektionsbelichtungsanlage 1 dar und ist Teil einer Beleuchtungsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Der Feldfacettenspiegel 7 hat eine Mehrzahl von Feldfacetten 8 (vgl. auch 3 und 4), die auf einem ersten Spiegelträger 7a angeordnet sind.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung jeweils ein kartesisches globales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 und 2 senkrecht zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 1 und 2 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 und 2 nach oben.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen bei einzelnen optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird in den nachfolgenden Figuren jeweils auch ein kartesisches lokales xyz- oder xy-Koordinatensystem verwendet. Die jeweiligen lokalen xy-Koordinaten spannen, soweit nichts anderes beschrieben ist, eine jeweilige Hauptanordnungsebene der optischen Komponente, beispielsweise eine Reflexionsebene, auf. Die x-Achsen des globalen xyz-Koordinatensystems und der lokalen xyz- oder xy-Koordinatensysteme verlaufen parallel zueinander. Die jeweiligen y-Achsen der lokalen xyz- oder xy-Koordinatensysteme haben einen Winkel zur y-Achse des globalen xyz-Koordinatensystems, die einem Kippwinkel der jeweiligen optischen Komponente um die x-Achse entspricht.
3 zeigt beispielhaft eine Facettenanordnung von Feldfacetten 8 des Feldfacettenspiegels 7 in der Ausführung „Rechteckfeld“. Die Feldfacetten 8 sind rechteckig und haben jeweils das gleiche x/y-Aspektverhältnis. Das x/y-Aspektverhältnis ist größer als 2. Das x/y-Aspektverhältnis kann beispielsweise 12/5, kann 25/4, kann 104/8, kann 20/1 oder kann 30/1 betragen.
Die Feldfacetten 8 geben eine Reflexionsfläche des Feldfacettenspiegels 7 vor und sind in vier Spalten zu je sechs bis acht Feldfacettengruppen 10a, 10b gruppiert. Die Feldfacettengruppen 10a haben jeweils sieben Feldfacetten 8. Die beiden zusätzlichen randseitigen Feldfacettengruppen 10b der beiden mittleren Feldfacettenspalten haben jeweils vier Feldfacetten 8. Zwischen den beiden mittleren Facettenspalten und zwischen der dritten und vierten Facettenzeile weist die Facettenanordnung des Feldfacettenspiegels 7 Zwischenräume 11 auf, in denen der Feldfacettenspiegel 7 durch Haltespeichen des Kollektors 5 abgeschattet ist. Soweit eine LPP-Quelle als die Lichtquelle 2 zum Einsatz kommt, kann sich eine entsprechende Abschattung auch durch einen Zinntröpfchen-Generator ergeben, der benachbart zum Kollektor 5 angeordnet und in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Die Feldfacetten 8 können umstellbar sein zwischen jeweils mehreren verschiedenen Kippstellungen, zum Beispiel umstellbar zwischen drei Kippstellungen. Je nach Ausführung des Feldfacettenspiegels 7 können alle oder auch einige der Feldfacetten 8 auch zwischen zwei oder zwischen mehr als drei verschiedenen Kippstellungen umstellbar sein. Hierzu ist jede der Feldfacetten jeweils mit einem Aktor 12 verbunden, was in der 3 äußerst schematisch dargestellt ist. Die Aktoren 12 aller verkippbaren Feldfacetten 8 können über eine zentrale Steuereinrichtung 13, die in der 3 ebenfalls schematisch dargestellt ist, angesteuert werden.
Die Aktoren 12 können so gestaltet sein, dass sie die Feldfacetten 8 um diskrete Kippbeiträge verkippen. Dies kann beispielsweise durch Verkippung zwischen zwei Endanschlägen gewährleistet sein. Auch eine kontinuierliche Verkippung bzw. eine Verkippung zwischen einer größeren Anzahl von diskreten Kipppositionen ist möglich.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 7 trifft das in Abbildungslicht-Teilbündel, die den einzelnen Feldfacetten 8 zugeordnet sind, aufgeteilte Abbildungslicht-Bündel 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 14 der Beleuchtungsoptik 9. Das jeweilige Abbildungslicht-Teilbündel des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3 ist längs jeweils eines Abbildungslichtkanals geführt, der auch als Strahlungskanal, als Ausleuchtungskanal oder als Feldfacetten-Abbildungs-Kanal bezeichnet ist.
4 zeigt eine weitere Ausführung „Bogenfeld“ eines Feldfacettenspiegels 7. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Feldfacettenspiegel 7 nach 3 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nur erläutert, soweit sie sich von den Komponenten des Feldfacettenspiegels 7 nach 3 unterscheiden.
Der Feldfacettenspiegel 7 nach 4 hat eine Feldfacettenanordnung mit gebogenen Feldfacetten 8. Diese Feldfacetten 8 sind in insgesamt fünf Spalten mit jeweils einer Mehrzahl von Feldfacettengruppen 10 angeordnet. Die Feldfacettenanordnung ist in eine kreisförmige Begrenzung des Spiegelträgers 7a des Feldfacettenspiegels 7 einbeschrieben.
Die Feldfacetten 8 der Ausführung nach 4 haben alle die gleiche Fläche und das gleiche Verhältnis von Breite in x-Richtung und Höhe in y-Richtung, welches dem x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten 8 der Ausführung nach 3 entspricht.
5 zeigt stark schematisch eine beispielhafte Facettenanordnung von Pupillenfacetten 15 des Pupillenfacettenspiegels 14. Der Pupillenfacettenspiegel 14 stellt einen zweiten Facettenspiegel der Projektionsbelichtungsanlage 1 dar. Der Pupillenfacettenspiegel 14 ist in einer Pupillenebene 16 der Beleuchtungsoptik 9 angeordnet. Die Pupillenfacetten 15 sind auf einer in der 5 nur in einem Umfangsabschnitt angedeuteten Trägerplatte 17 des Pupillenfacettenspiegels 14 angeordnet. Die Pupillenfacetten 11 sind auf dem Pupillenfacetten-Spiegelträger 17 um ein Facetten-Anordnungszentrum Z angeordnet.
Jedem Abbildungslicht-Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3, das von einer der Feldfacetten 8 reflektiert wird, ist eine Pupillenfacette 15 zugeordnet, so dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit genau einer der Feldfacetten 8 und genau einer der Pupillenfacetten 15 den Abbildungslichtkanal für das zugehörige Abbildungslicht-Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 vorgibt.
Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten 15 zu den Feldfacetten 8 erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1. Durch verschiedene mögliche Feldfacetten-Kippstellungen kann jede der Feldfacetten 8 verschiedene Abbildungslichtkanäle vorgeben. Über die so vorgegebenen Feldfacetten-Abbildungs-Kanäle werden die Beleuchtungslicht-Teilbündel einander überlagernd in ein Objektfeld 18 der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführt.
Über den Pupillenfacettenspiegel 14 und eine nachfolgende, einen Kondensorspiegel 19 aufweisende Übertragungsoptik 20 werden die Feldfacetten 8 in eine Objektebene 21 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet und im Objektfeld 18 überlagert. Alternativ kann die Übertragungsoptik 20 auch neben dem Kondensorspiegel 19 noch weitere EUV-Spiegel aufweisen, beispielsweise zwei, drei oder auch mehr als drei Spiegel (vgl. hierzu auch 8).
In der 1 ist der Kondensorspiegel 19 als Spiegel für streifenden Einfall angedeutet. Die Ausführung nach 2 zeigt den Kondensorspiegel 19 als Spiegel mit einem Einfallswinkel, der kleiner ist als 45°.
Auch eine Variante der Übertragungsoptik 20, bei der ausschließlich die jeweilige Pupillenfacette 15 für die Abbildung der zugeordneten Feldfacette 8 in das Objektfeld 18 sorgt, ist möglich. Auf weitere Komponenten einer Übertragungsoptik kann verzichtet werden, sofern der Pupillenfacettenspiegel 14 direkt in einer Eintrittspupille einer nachfolgenden Projektionsoptik 22 angeordnet ist. Die Übertragungsoptik 20 kann auch mehrere Spiegel aufweisen.
In der Objektebene 21 ist ein Objekt in Form einer Lithografiemaske bzw. eines Retikels 23 angeordnet, von dem mit dem EUV-Beleuchtungslicht 3 ein Ausleuchtungsbereich ausgeleuchtet wird, in dem das Objektfeld 18 der nachgelagerten Projektionsoptik 22 der Projektionsbelichtungsanlage 1 liegt. Der Ausleuchtungsbereich wird auch als Beleuchtungsfeld bezeichnet. Das Objektfeld 18 ist je nach der konkreten Ausführung der Beleuchtungsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1 rechteckig oder bogenförmig. Feldfacettenbilder der Feldfacetten-Abbildungs-Kanäle werden im Objektfeld 18 überlagert.
Das EUV-Beleuchtungslicht 3 wird vom Retikel 23 reflektiert. Das Retikel 23 wird von einem Objekthalter 24 gehaltert, der längs der Verlagerungsrichtung y mit Hilfe eines schematisch angedeuteten Objektverlagerungsantriebs 25 angetrieben verlagerbar ist.
Die Projektionsoptik 22 bildet das Objektfeld 18 in der Objektebene 21 in ein Bildfeld 26 in einer Bildebene 27 ab. In dieser Bildebene 27 ist ein Wafer 28 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Der Wafer 28, also das Substrat, auf welches abgebildet wird, wird von einem Wafer- bzw. Substrathalter 29 gehaltert, der längs der Verlagerungsrichtung y mit Hilfe eines ebenfalls schematisch angedeuteten Waferverlagerungsantriebs 30 synchron zur Verlagerung des Objekthalters 24 verlagerbar ist. Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 23 als auch der Wafer 28 in der y-Richtung synchronisiert gescannt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt. Die Scanrichtung y ist die Objektverlagerungsrichtung.
Der Feldfacettenspiegel 7, der Pupillenfacettenspiegel 14 und der Kondensorspiegel 19 der Übertragungsoptik 20 sind Bestandteile der Beleuchtungsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Gemeinsam mit der Projektionsoptik 22 bildet die Beleuchtungsoptik 9 ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Eine jeweilige Gruppe von Pupillenfacetten 15, die über entsprechende Ausleuchtungskanäle zugeordnete Feldfacetten 8 mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagt werden, definiert ein jeweiliges Beleuchtungssetting, also eine Beleuchtungswinkelverteilung bei der Beleuchtung des Objektfeldes 18, die über die Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgegeben werden kann. Durch Umstellung der Kippstellungen der Feldfacetten 8 kann zwischen verschiedenen derartigen Beleuchtungssettings gewechselt werden. Beispiele derartiger Beleuchtungssettings sind beschrieben in der WO 2014/075902 A1 und in der WO 2011/154244 A1 .
Auf mindestens zweien der für das EUV-Nutzlicht reflektierend ausgeführten Komponenten, die das EUV-Nutzlicht sequentiell zwischen dem Quellbereich 4 und dem Objektfeld 18 führen und auch als EUV-Spiegel-Komponenten bezeichnet werden, ist jeweils eine als optisches Gitter ausgeführte optische Beugungskomponente 31 zur Unterdrückung von Falschlicht-Strahlung mit vom EUV-Nutzlicht 3 abweichender Wellenlänge angeordnet. Auf einem Reflexionsabschnitt der jeweiligen EUV-Spiegel-Komponente, also auf einer gesamten Reflexionsfläche der EUV-Spiegel-Komponente oder auf einem Abschnitt oder auf mehreren Abschnitten der Reflexionsfläche der EUV-Spiegel-Komponente, kann die optische Beugungskomponente 31 insbesondere zur Unterdrückung der Falschlicht-Strahlung in einem gesamten Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel der auf den Reflexionsabschnitt auftreffenden Falschlicht-Strahlung ausgeführt sein. Im gesamten Einfallswinkelbereich kann die optische Beugungskomponente 31 die Falschlicht-Strahlung in einem Unterdrückungsverhältnis zwischen einer Intensität des auf den Reflexionsabschnitt einfallenden Falschlichts und einer Intensität des vom Reflexionsabschnitt in Richtung des EUV-Strahlengangs ausfallenden Falschlichts unterdrückt ist, das besser ist als 1000. Das Intensität-Unterdrückungsverhältnis, das der Reflexionsabschnitt mit der optischen Beugungskomponente 31 gewährleistet, kann auch besser sein als 10⁴ oder auch besser sein als 10⁵. Details zur Unterdrückung der Falschlicht-Strahlung im gesamten Einfallswinkelbereich durch die optische Beugungskomponenten 31 auf dem Reflexionsabschnitt werden nachfolgend noch im Zusammenhang mit den weiteren Ausführungsbeispielen optischer Beugungskomponenten erläutert.
Die EUV-Spiegel-Komponenten zwischen dem Quellbereich 4 und dem Objektfeld 18, die für die Anordnung der optischen Beugungskomponente 31 zur Auswahl stehen, sind der EUV-Kollektor 5, der Feldfacettenspiegel 7, der Pupillenfacettenspiegel 14 und der Kondensor 19.
Dargestellt ist in der 6 eine Seitenansicht der optischen Beugungskomponente 31, die als Binärgitter mit Positiv-Beugungsstrukturen 32 (Berge) und Negativ-Beugungsstrukturen 33 (Täler) ausgeführt ist. Eine Gitterperiode P der optischen Beugungskomponente 31 sowie eine Strukturtiefe d des Binärgitters sind so auf zu unterdrückende Falschlicht-Wellenlängen abgestimmt, dass das Falschlicht beispielsweise in der +/- ersten Beugungsordnung aus dem Strahlengang des EUV-Nutzlichts herausgebeugt und beispielsweise über einen Falschlicht-Reflektor und/oder über einen Beam-Dump, also eine Falschlichtfalle, abgeführt werden kann.
6 zeigt in einem Schnitt die Periodizität der Beugungsstrukturen 32, 33 einer Ausführung des optischen Gitters 31, welches z. B. bei dem EUV-Kollektor 5 zum Einsatz kommen kann. Eine Schnittebene nach 6 verläuft in einer xz-Ebene des dargestellten Koordinatensystems. Eine Gitterfläche des optischen Gitters erstreckt sich parallel zur xy-Ebene in der 6.
Die Beugungsstrukturen 32, 33 sind in der 6 senkrecht zu deren Längserstreckung y geschnitten, erstrecken sich also senkrecht zur Zeichenebene der 6.
Die Beugungsstrukturen 32, 33 der optischen Beugungskomponente 31 sind für das EUV-Nutzlicht unwirksam.
Für das EUV-Nutzlicht ist die optische Beugungskomponente 31 hochreflektierend. Hierzu trägt die Binärgitter-Struktur der optischen Beugungskomponente 31 eine Mehrlagenbeschichtung 34, die als Mehrzahl bzw. Vielzahl alternierender Einzelschichten verschiedener Materialien ausgeführt sein kann, deren Brechungsindizes und Schichtdicken zur konstruktiven Interferenz des zu reflektierenden EUV-Nutzlichts abgestimmt sind.
In der 2 ist der Fall angedeutet, bei dem die beiden Facettenspiegel 7 und 14 jeweils eine optische Beugungskomponente 31 tragen. Die Gitterperioden dieser beiden optischen Beugungskomponenten unterscheiden sich aufgrund der Anpassung an verschiedene Falschlicht-Zielwellenlängen.
7 zeigt beispielhaft die Wirkung einer auf dem Kollektor 5 angebrachten optischen Beugungskomponente 31 nach Art derjenigen der 6 zur Falschlichtunterdrückung. Gezeigt ist ein Strahlengang hin zum und vom Quellbereich 4 der EUV-Lichtquelle 2 und zeigt insbesondere die Falschlicht unterdrückende Wirkung des EUV-Kollektors 5, der in diesem Fall mit der optischen Beugungskomponente 31 ausgerüstet ist, die in der 7 nicht maßstäblich dargestellt ist.
Pumplicht 35, zum Beispiel die Emission eines CO₂-Lasers, wird in den Quellbereich 4 fokussiert und interagiert mit einem nicht näher dargestellten Targetmedium, welches einerseits EUV-Nutzlicht 3 mit einer EUV-Nutzwellenlänge, zum Beispiel von 6,9 nm oder von 13 nm, und Falschlicht 36 mit einer von der EUV-Nutzwellenlänge abweichenden Wellenlänge abstrahlt. Wesentliche Anteile des Falschlichts 36 haben die Wellenlänge des Pumplichts 35. Das Pumplicht 35 durchtritt eine Durchtrittsöffnung 35a im Kollektor 5.
Sowohl das EUV-Nutzlicht 3 als auch das Falschlicht 36 werden von einer Spiegelfläche des EUV-Kollektors 5 reflektiert, die bei der gezeigten Ausführung die optische Beugungskomponente 31 trägt.
Die Beugungsstrukturen 32, 33 sind in der 7 nicht maßstäblich dargestellt.
Das optische Gitter 31 dient zur beugenden Ablenkung des Falschlichts 36, so dass ausschließlich das EUV-Nutzlicht 3 eine Zwischenfokusblende 37 passiert, die in der Zwischenfokusebene 6 angeordnet ist. Die Zwischenfokusebene 6 stellt eine Bildebene des Quellbereichs 4 dar. Entsprechend ist die Spiegelfläche des EUV-Kollektors 5 mit der Grundform einer Kegelschnitt-Fläche ausgeführt. Bei der in der 7 dargestellten Ausführung ist die Spiegelfläche mit der Grundform einer Ellipsoid-Fläche ausgeführt, in deren einem Brennpunkt der Quellbereich 4 angeordnet ist und in deren anderem Brennpunkt ein Zwischenfokus (IF, intermediate focus) 38 in der Zwischenfokusebene 6 liegt.
Bei der Ausführung, die im Zusammenhang mit der 7 beschrieben wurde, trägt zusätzlich zum Kollektor 5 noch eine weitere EUV-Spiegel-Komponente eine entsprechende optische Beugungskomponente 31 nach 6 zur Falschlichtunterdrückung. Beispielhaft können die Feldfacetten 8 des Feldfacettenspiegels 7 mit entsprechenden Beugungsstrukturen 32, 33 versehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Pupillenfacetten 15 des Pupillenfacettenspiegels 14 mit entsprechenden Beugungsstrukturen 32, 33 zur Falschlichtunterdrückung versehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Kondensorspiegel 19 entweder in der Ausführung des streifenden Einfalls nach 1 oder in der Ausführung zur Reflexion mit kleinerem Einfallswinkel nach 2 entsprechende Beugungsstrukturen 32, 33 zur Falschlichtunterdrückung tragen. Mindestens zwei der EUV-Spiegelkomponenten 5 (Kollektor), 7 (Feldfacettenspiegel), 14 (Pupillenfacettenspiegel) und 19 (Kondensor) sind mit einer optischen Beugungskomponente 31 mit entsprechenden Beugungsstrukturen zur Falschlichtunterdrückung versehen. Die Wirkung der optischen Beugungskomponente 31 auf dem Feldfacettenspiegel 7 und/oder auf dem Pupillenfacettenspiegel 14 und/oder auf dem Kondensorspiegel 19 entspricht, abgesehen von der nachfolgend noch erläuterten Auslegung auf eine andere Falschlicht-Wellenlänge, derjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit der 7 und dem Kollektor 5 beschrieben wurde. Auch bei Aufbringung auf einer der anderen EUV-Spiegel-Komponenten 7, 14 oder 19 beugt die dort angebrachte optische Beugungskomponente 31 Falschlicht mit einer vom EUV-Nutzlicht abweichenden Wellenlänge aus dem Strahlengang des EUV-Nutzlichts.
Die optischen Beugungskomponenten 31, die auf mindestens zwei der verschiedenen EUV-Spiegel-Komponenten 5, 7, 14, 19 angebracht sind, sind zur Unterdrückung verschiedener Falschlicht-Wellenlängen ausgelegt. Beispielsweise kann die optische Beugungskomponente 31 zur Unterdrückung von Falschlicht einer Wellenlänge eines Hauptpulses der als EUV-Plasmaquelle ausgeführten Lichtquelle 2 ausgeführt sein. Die optische Beugungskomponente 31 auf mindestens einer weiteren EUV-Spiegelkomponente, beispielsweise auf dem Feldfacettenspiegel 7, kann dann zur Unterdrückung einer anderen Falschlichtwellenlänge, z. B. derjenigen eines Vorpulses der EUV-Plasmaquelle ausgeführt sein. Die Wellenlänge des Hauptpulses kann beispielsweise bei 10,6 µm liegen. Die Wellenlänge des Vorpulses kann beispielsweise bei 10,2 µm liegen.
Jede der optischen Beugungskomponenten 31 auf den verschiedenen EUV-Spiegel-Komponenten 5, 7, 14, 19 kann genau eine eigene Zielwellenlänge zur Falschlichtunterdrückung haben. Alternativ kann jede dieser optischen Beugungskomponenten 31 auf den verschiedenen EUV-Spiegel-Komponenten 5, 7, 14, 19 eine eigene Haupt-Zielwellenlänge haben, aber auch zusätzlich noch weitere Neben-Wellenlängen unterdrücken.
Abgesehen von den beiden EUV-Spiegel-Komponenten, die jeweils die optische Beugungskomponente 31 zur Falschlichtunterdrückung aufweisen, können die anderen der EUV-Spiegel-Komponenten im Strahlengang zwischen dem Quellbereich 4 und dem Objektfeld 18 ohne derartige optische Beugungskomponenten ausgeführt sein.
Anhand der 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsbelichtungsanlage 1, wiederum mit einer Beleuchtungsoptik beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend anhand der 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Anstelle eines einzigen Kondensorspiegels hat die Übertragungsoptik 20 nach 8 insgesamt drei EUV-Spiegel 19a, 19b und 19c zur Abbildung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 7 in die Objektebene 21. Die beiden EUV-Spiegel 19a, 19b sind als NI (Normal Incidence)-Spiegel mit einem Einfallswinkel des Beleuchtungslichts 3 ausgeführt, der kleiner ist als 45°. Der EUV-Spiegel 19c ist als GI (Grazing Incidence)-Spiegel mit einem Einfallswinkel des Beleuchtungslichts 3 größer als 45° ausgeführt. Die Übertragungsoptik 20 mit den Spiegeln 19a. 19b und 19c kann zudem für eine Abbildung einer Beleuchtungs-Pupillenebene im Bereich einer Anordnungsebene des Pupillenfacettenspiegels 14 in eine Eintrittspupille der Projektionsoptik 22 sorgen. Grundsätzlich ist ein derartiger Aufbau einer Beleuchtungsoptik bekannt aus der DE 10 2015 208 571 A1 .
Bei der Ausführung der Beleuchtungsoptik 9 nach 8 tragen die beiden EUV-Spiegel 19a und 19b jeweils eine der optischen Beugungskomponenten 31 zur Unterdrückung der verschiedenen EUV-Zielwellenlängen, also zur Falschlichtunterdrückung. Auch zwei andere der EUV-Spiegel-Komponenten 7, 14, 19a, 19b und 19c können bei anderen Varianten dieser Beleuchtungsoptik 9 nach 8 entsprechende optische Beugungskomponenten 31 tragen. Auch Varianten, bei denen mehr als zwei oder alle der EUV-Spiegelkomponenten 7, 14, 19a, 19b und 19c entsprechende optische Beugungskomponenten 31 tragen, von denen mindestens zwei eine eigene Zielwellenlänge zur Falschlichtunterdrückung haben, sind möglich. Hier gilt entsprechend, was vorstehend zu den Ausführungen nach den 1 bis 7 bereits erläutert wurde.
Eine erste Einfallsrichtung des Beleuchtungslichts 3 nach Reflexion am Kollektor 5 kann, wie bei der Ausführung nach 1 dargestellt, schräg von oben her erfolgen oder kann, wie in der 8 dargestellt, schräg von unten her erfolgen. Auch eine Einfallsrichtung beispielsweise senkrecht von oben oder senkrecht von unten ist möglich, die von der jeweiligen Beleuchtungsoptik 9 dann entsprechend in die Einfallsrichtung zur Beleuchtung des Objektfeldes 18 überführt wird.
9 zeigt eine weitere Ausführung einer optischen Beugungskomponente 40 in einer Schnittdarstellung, die mit derjenigen nach 6 vergleichbar ist. Das Beugungsgitter 40 hat innerhalb einer Gitterperiode P längs einer Perioden-Laufrichtung R, die parallel zur x-Richtung verläuft, aufeinander folgende Beugungsstruktur-Niveaus: N1 mit Strukturtiefe 0, N2 mit Strukturtiefe dv, N3 mit Strukturtiefe dh und N4 mit Strukturtiefe dv + dh. Es gilt: dh < dv. Es gilt: dv + dh > dh, dv. Zwischen den Niveaus N1 und N2 einerseits und N3 und N4 andererseits liegt also die gleiche Strukturtiefen-Differenz dv vor. Zwischen den Niveaus N1 und N3 einerseits sowie N2 und N4 andererseits liegt jeweils die gleiche Strukturtiefen-Differenz dh vor. Das Beugungsgitter 40 hat also insgesamt vier sich in ihrer Strukturtiefe unterscheidende Beugungsstruktur-Niveaus N1 bis N4.
Die Niveaus N1 bis N4 stellen Strukturabschnitte des Beugungsgitters 40 dar, deren Erstreckung längs der Laufrichtung R jeweils P/4 beträgt.
Durch entsprechende Auslegung der Strukturtiefen dv und dh kann mit dem Beugungsgitter 40 eine Unterdrückung verschiedener Falschlicht-Wellenlängen λ1, λ2 erfolgen, beispielsweise eine Unterdrückung einerseits einer Wellenlänge λ1 eines Pumplicht-Vorpulses der Plasma-Lichtquelle 2 von zum Beispiel 10,2 µm sowie andererseits der Wellenlänge λ2 eines Pumplicht-Hauptpulses der Lichtquelle 2, beispielsweise von 10,6 µm.
Das Beugungsgitter 40 kann wiederum auf einem Reflexionsabschnitt mindestens einer der EUV-Spiegel-Komponenten 5, 7, 14, 19 aufgebracht sein. Das Beugungsgitter 40 kann so ausgeführt sein, dass es die Falschlicht-Strahlung 36 innerhalb eines gesamten Einfallswinkelbereichs zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel der auftreffenden Falschlicht-Strahlung mit einem Intensitäts-Unterdrückungsverhältnis unterdrückt, das besser ist als 1000. Hier gilt entsprechend, was vorstehend zur optischen Beugungskomponente 31 nach 6 bereits erläutert wurde.
Beim Beugungsgitter 40 nach 9 liegen die verschiedenen Beugungsstruktur-Niveaus N1 bis N4 längs der Laufrichtung R jeweils nebeneinander.
Das Beugungsgitter 40 kann anstelle einer der optischen Beugungskomponenten treten, die vorstehend erläutert wurden. Zudem kann das Beugungsgitter 40 mit zusätzlichen Komponenten und Funktionen, beispielsweise mit einer Mehrlagen-Beschichtung entsprechend dem ausgerüstet sein, was vorstehend in Bezug auf die anderen Beugungsgitter bereits erläutert wurde. Dies gilt entsprechend auch für die nachfolgend noch beschriebenen Beugungsgitter-Ausführungen.
10 zeigt eine weitere Ausführung einer optischen Beugungskomponente in Form eines Beugungsgitters 41, das insbesondere anstelle des Beugungsgitters 40 nach 9 zum Einsatz kommen kann.
Das Beugungsgitter 41 ist in Strukturabschnitte mit Beugungsstruktur-Niveaus N1, N4 unterteilt, deren Strukturtiefen denen entsprechen, die vorstehend in Zusammenhang mit der 9 bereits erläutert wurden.
Beim Beugungsgitter 41 überlagern sich zwei Gitter mit Perioden P1 und P2 mit Laufrichtungen in der x-Richtung (Gitterperiode P1) und der y-Richtung (Gitterperiode P2). Es ergibt sich eine raster- oder schachbrettartige Anordnung der Beugungsstruktur-Niveaus N1 bis N4, die als Aneinanderstückelung von 2x2-Rasterzellen verstanden werden kann, von denen eine dieser Rasterzellen 42 in der 10 gestrichelt hervorgehoben ist. Diese Rasterzelle 42 weist in der ersten Reihe links das folgende Struktur-Niveau N1 mit Strukturtiefe 0 und rechts das Beugungsstruktur-Niveau N2 mit Strukturtiefe dv auf und in der zweiten Reihe links das BeugungsStruktur-Niveau N3 mit Strukturtiefe dh und rechts das Beugungsstruktur-Niveau N4 mit Strukturtiefe dh + dv.
Eine Beugungswirkung des Beugungsgitters 41 kann wiederum zur Falschlicht-Unterdrückung mehrerer unterschiedlicher Falschlicht-Wellenlängen herangezogen werden. Die Beugungswirkung des Beugungsgitters 41 kann zudem zur Falschlicht-Unterdrückung innerhalb eines gesamten Einfallswinkelbereichs der Falschlichtstrahlung 36 auf einem Reflexionsabschnitt der jeweiligen EUV-Spiegel-Komponente (5, 7, 14, 19) herangezogen werden, die mit dem Beugungsgitter 41 ausgerüstet ist.
11 zeigt eine alternative Darstellung des Beugungsgitters 41 zur Verdeutlichung der Rasteranordnung der verschiedenen Beugungsstruktur-Niveaus N1 bis N4.
Die Beugungsgitter 40 und 41 können durch zwei sequentielle Ätzprozesse hergestellt werden. Dabei wird am Ort der Beugungsstruktur-Niveaus N1 durch Einsatz entsprechender Masken nicht geätzt, am Ort der Beugungsstruktur-Niveaus N2 und N4 mit Strukturtiefe dv und am Ort der Beugungsstruktur-Niveaus N3 und N4 mit Strukturtiefe dh geätzt, wobei hierbei wiederum entsprechende Masken zum Einsatz kommen und wobei ausschließlich die Beugungsstruktur-Niveaus N4 beiden Ätzschritten unterzogen werden, so dass dort die Summen-Strukturtiefe dh + dv erzeugt wird.
dv kann im Bereich von 2,65 µm liegen. dh kann im Bereich von 2,55 µm liegen. Das Teilgitter mit dem Strukturtiefen-Unterschied dv kann somit zur Unterdrückung der Falschlicht-Wellenlänge 10,6 µm und das Teilgitter mit dem Strukturtiefen-Unterschied dh zur Unterdrückung der Falschlicht-Wellenlänge 10,2 µm herangezogen werden.
Zur Einbeziehung einer zusätzlichen Abhängigkeit der Strukturtiefen dv und dh vom Einfallswinkel der auftreffenden Falschlicht-Strahlung können die Beugungsgitter, insbesondere das Beugungsgitter 41, mit über einer Fläche der jeweiligen EUV-Spiegel-Komponente variierender Strukturtiefe ausgeführt sein. Diese Strukturtiefen-Variation kann in Form einer Abstufung oder auch kontinuierlich erfolgen. 12 zeigt in einer zu 9 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer optischen Beugungskomponente in Form eines Beugungsgitters 40a, die alternativ oder zusätzlich zum Beugungsgitter 40 oder den anderen vorstehend erläuterten Beugungsgittern zum Einsatz kommen kann.
Das Beugungsgitter 40a weist insgesamt drei Typen von Beugungsstruktur-Niveaus N1, N2 und N3 innerhalb einer Gitterperiode P auf, die innerhalb der Gitterperiode P längs der Laufrichtung R jeweils eine Strukturabschnitt-Länge von P/4 aufweisen. Das Beugungsstruktur-Niveau N1 ist als Neutral-Strukturabschnitt ausgeführt. Das Beugungsstruktur-Niveau N2 ist als Positiv-Strukturabschnitt ausgeführt, dessen Strukturtiefe sich vom Neutral-Strukturabschnitt N1 um einen Wert d1 unterscheidet. Das Beugungsstruktur-Niveau N3 ist als Negativ-Strukturabschnitt ausgeführt, dessen Strukturtiefe sich von der des Neutral-Strukturabschnitts N1 um einen Wert d2 unterscheidet. Die Strukturtiefen d1 und d2 können sich unterscheiden, können aber auch identisch sein. Für Absolutgrößen der Strukturtiefen d1, d2 kann gelten, was vorstehend zu den Strukturtiefen dv, dh des Beugungsgitters 40 ausgeführt wurde. Innerhalb der Gitterperiode P kann die Abfolge der Beugungsstruktur-Niveaus wie in der 12 N1, N2, N1 und N3 sein. Auch eine andere Abfolge der Beugungsstruktur-Niveaus ist möglich, wobei der Neutral-Strukturabschnitt N1 insgesamt die doppelte Länge, nämlich P/2 aufweist.
Soweit ein Beugungsgitter mit mehr als zwei Beugungsstruktur-Niveaus zum Einsatz kommt, können die verschiedenen Strukturtiefen zur Unterdrückung von unterschiedlichen, nahe beieinander liegenden Wellenlängen ausgeführt sein, um eine gesamte Falschlicht-Unterdrückung zu optimieren.
Um beispielsweise Pumplicht mit einer Wellenlänge von 10,60 µm zu unterdrücken, kann ein Beugungsgitter mit zwei Strukturtiefen dv, dh bzw. d1, d2 zum Einsatz kommen, die für Wellenlängen 10,59 µm und 10,61 µm ausgelegt sind und die beispielsweise 2,6475 µm und 2,6525 µm betragen können.
Ein Beugungsgitter mit mehr als zwei Beugungsstruktur-Niveaus kann auch dann zur Verbesserung einer Unterdrückungs-Bandbreite genutzt werden, wenn nur eine Zielwellenlänge unterdrückt werden soll, um eine Einfallswinkel-Toleranz zu verbessern. Ein derartiges Beugungsgitter mit mehr als zwei Beugungsstruktur-Niveaus kann auch zur Verbesserung der Unterdrückung innerhalb einer Einfallswinkel-Bandbreite des auf das Beugungsgitter 40, 40a, 41 auftreffenden Falschlichts genutzt werden. Es kann somit eine optische Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung mit einer Einfallswinkeltoleranz realisiert werden. Details hierzu werden im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungsbeispielen noch erläutert.
Die Ätztiefen dv, dh bzw. d1, d2 der Gitter 40, 40a, 41 können bei einem Viertel der zu unterdrückenden Falschlicht-Wellenlänge liegen.
Die Einfallswinkel-Abhängigkeit von auf den Kollektor 5 auftreffender EUV- und Falschlicht-Strahlung wird anhand der 13 veranschaulicht. Dort ist ein Strahlweg zweier unterschiedlicher Falschlicht-Strahlen 36₁, 36₂, beispielsweise des Pumplicht-Vorpulses, gezeigt. Ein Eintritt des Pumplichts durch eine in der 13 nicht dargestellte Durchtrittsöffnung (vgl. die Durchtrittsöffnung 35a in 7) im Kollektor 5 ist in der 13 nicht gezeigt.
Der Falschlicht-Strahl 36₁ ergibt sich durch Rückreflexion des Pumplicht-Vorpulses hin zur Reflexionsfläche des Kollektors 5, wobei die Rückreflexion im Quellbereich 4 stattfindet. Der rückreflektierte Falschlicht-Strahl 36₁ trifft senkrecht, also unter einem Einfallswinkel von 0°, auf die Reflexionsfläche des Kollektors 5 und wird von dort, falls keine Falschlicht-Unterdrückung stattfindet, hin zum Zwischenfokus 38 reflektiert, wobei er den Quellbereich 4 durchtritt. Der weitere Falschlicht-Strahl 36₂, der in der 13 dargestellt ist, wird vom Quellbereich 4 unter einem Ablenkwinkel von nahezu 90° hin zur Reflexionsfläche des Kollektors 5 abgelenkt und trifft auf der Reflexionsfläche des Kollektors 5 unter einem Einfallswinkel α von etwa 30° auf.
In konzentrischen Flächenabschnitten des Kollektors 5 um eine zentrale Rotationssymmetrieachse 43 liegt, bei Ausrüstung des Kollektors 5 mit einer optischen Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung, also beispielsweise das Beugungsgitter 41 mit an den jeweiligen Einfallswinkel α angepassten Strukturtiefen dv, dh vor. Die Ätztiefen dh, dv müssen entsprechend Cosinus des Einfallswinkels vergrößert werden.
14 verdeutlicht die Einstrahlverhältnisse innerhalb der Plasma-Lichtquelle 2 beim Auftreffen des Pumplicht-Vorimpulses 35₁ auf das Plasma erzeugende Medium in Form eines Zinntröpfchens 44. Der Pumplicht-Vorimpuls 35₁ durchtritt die Durchtrittsöffnung 35a des Kollektors 5, verläuft längs der Rotationssymmetrieachse 43 und trifft im Quellbereich 4 auf das Zinntröpfchen 44, das sich in einer Bewegungsrichtung 45 senkrecht zur Rotationssymmetrieachse 43 bewegt.
15 zeigt die Einstrahlverhältnisse des Pumplicht-Hauptimpulses 35₂, der im Quellbereich 4 ankommt, nachdem das Zinntröpfchen 44 durch den Vorimpuls verdampft wurde. Relativ zum Zinntröpfchen 44 trifft der Pumplicht-Hauptimpuls 35₂ außermittig auf das Zinntröpfchen 44 auf, so dass der Pumplicht-Hauptimpuls 35₂ vom Zinntröpfchen 44 hauptsächlich in Richtung eines außermittigen Kollektorabschnitts 46 des Kollektors 5 reflektiert wird. Der Kollektorabschnitt 46 hat eine Fläche, die kleiner ist als beispielsweise ein Zehntel der gesamten Reflexionsfläche des Kollektors 5. Sowohl innerhalb der Meridionalebene, also der Zeichenebene der 15, als auch in Umfangsrichtung um die Rotationssymmetrieachse 43 ist der Kollektorabschnitt 46 begrenzt.
Der Kollektor 5 kann so ausgeführt sein, dass im Kollektorabschnitt 46 ein erster Typ einer optischen Beugungskomponente, zum Beispiel ein erster Gittertyp, vorliegt und die sonstige Reflexionsfläche des Kollektors 5 mit einem zweiten Typ einer optischen Beugungskomponente, zum Beispiel mit einem zweiten Gittertyp, ausgerüstet ist. Alternativ kann die sonstige Reflexionsfläche des Kollektors 5 auch ohne Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung ausgerüstet sein.
Der erste Gittertyp kann als Mehrfachgitter nach Art der Beugungsgitter 40, 40a, 41 sowohl für die Vorimpuls- als auch für die Hauptimpuls-Wellenlänge ausgeführt sein. Alternativ kann der erste Gittertyp ausschließlich zur Unterdrückung der Hauptimpuls-Wellenlänge ausgeführt sein.
Der zweite Gittertyp außerhalb des Kollektorabschnitts 46 kann ausschließlich zur Unterdrückung der Vorimpuls-Wellenlänge, kann ebenfalls als Mehrfachgitter für beide Wellenlängen ausgeführt sein. Beliebige Varianten dieser beiden Gittertypen einerseits im Kollektorabschnitt 46 und andererseits im sonstigen Reflexionsflächenbereich des Kollektors 5 sind möglich.
Soweit einer der beiden Gittertypen nur für genau eine Pumplicht-Wellenlänge ausgelegt ist, kann dieses Gitter insbesondere als Binärgitter nach Art der optischen Beugungskomponente 31 ausgeführt sein.
Die verschiedenen Gittertypen, die in den unterschiedlichen Flächenabschnitten der Reflexionsfläche des Kollektors 5 zum Einsatz kommen können, können je nach zu erwartendem auftreffenden Falschlicht zum einen auf dessen Unterdrückung optimiert sein und/oder auf eine Reflektivität für das EUV-Nutzlicht optimiert sein.
Ein hinsichtlich der Falschlicht-Unterdrückung an die Einfallswinkel angepasstes Beugungsgitter, wie vorstehend in Zusammenhang mit der 13 ausgeführt, ist ein Beispiel für die Ausführung einer optischen Beugungskomponente derart, dass in einem gesamten Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen Einfallswinkel α_min und einem maximalen Einfallswinkel α_max die Falschlicht-Strahlung unterdrückt ist. Der Einfallswinkelbereich kann dabei dadurch entstehen, dass verschiedene Abschnitte einer Reflexionsfläche der jeweiligen EUV-Spiegel-Komponente mit unterschiedlichen Einfallswinkeln der zu unterdrückenden Falschlicht-Strahlung beaufschlagt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein und derselbe Abschnitt der Reflexionsfläche von der Falschlicht-Strahlung mit unterschiedlichen Einfallswinkeln innerhalb des Einfallswinkelbereichs beaufschlagt werden. Die jeweilige optische Beugungskomponente ist so ausgelegt, dass diese verschiedenen Fälle bei der Falschlicht-Unterdrückung im gesamten Einfallswinkelbereich berücksichtigt werden. Ein Unterdrückungsverhältnis zwischen einer Intensität des auf das Beugungsgitter einfallenden Falschlichts und einer Intensität des in Richtung des Strahlengangs für die EUV-Nutzstrahlung ausfallenden Falschlichts kann besser sein als 1000 und kann insbesondere besser sein als 10⁴ oder 10⁵.
Nachfolgend werden weitere Ausführungen von Varianten optischer Beugungskomponenten erläutert, die zur Falschlicht-Unterdrückung in einem Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen und einem maximalen Einfallswinkel ausgelegt sind. Diese optischen Beugungskomponenten können auf Reflexionsabschnitten der EUV-Spiegel-Komponenten ausgeführt sein. Der jeweilige Reflexionsabschnitt mit der so ausgelegten optischen Beugungskomponente kann mindestens eine der Feldfacetten 8 oder ein Abschnitt hiervor sein, kann mindestens eine der Pupillenfacetten 15 oder ein Abschnitt hiervon sein oder kann auch ein Abschnitt der Reflexionsfläche des Kollektors 5 oder des Kondensorspiegels 19 oder dessen jeweilige gesamte Reflexionsfläche sein.
16 zeigt eine der Feldfacetten 8 des Feldfacettenspiegels 7 nach 4. Ein einfallender Lichtstrahl, bei dem es sich um Beleuchtungslicht 3i und/oder um Falschlicht 16i handeln kann und der längs des Strahlengangs der Beleuchtungsoptik 9 geführt ist, trifft auf ein Zentrum 8_z der Feldfacette 8 unter einem Einfallswinkel α₁ zu einer Normalen N auf die Reflexionsfläche der Feldfacette 8 im Bereich des Zentrums 8_z auf.
17 zeigt die Feldfacette 8 in einer im Vergleich zur 16 verkippten Kippstellung, in die die Feldfacette durch Betätigung des ihr zugeordneten Aktors 12 gekippt wurde. In dieser Kippstellung nach 17 trifft der Lichtstrahl 3i, 16i unter einem im Vergleich zum Einfallswinkel α₁ nach 16 größeren Einfallswinkel α₂ auf die Reflexionsfläche der Feldfacette 8 auf.
Die Einfallswinkel α₁, α₂ sind in den 16 und 17 stark übertrieben dargestellt. Der Einfallswinkel α₁ kann beispielsweise bei 8° liegen und der Einfallswinkel α₂ bei 12°. Abhängig von diesen Einfallswinkeln betragen dann effektiv unter Einbeziehung des Einfallswinkels zu unterdrückende Wellenlängen anstelle der tatsächlichen Wellenlängen λ1 von 10,2 µm und λ2 von 10,6 µm
in der Kippstellung nach 16 (Einfallswinkel α₁): $- 10,2 μ m/ (cos 8 °) = 10,3 μ m,$
$- 10,6 μ m/ (cos 8 °) = 10,7 μ m,$
und in der Kippstellung nach 17 (Einfallswinkel α₂): $- 10,2 μ m/ (cos 12 °) = 10,43 μ m,$
$- 10,6 μ m/ (cos 12 °) = 10,84 μ m,$
Die Feldfacette 8 kann zur Unterdrückung dieser effektiven Wellenlängen, die im Bereich zwischen 10,3 µm und 10,84 µm liegen, mit einem Beugungsgitter 40, 40a, 41 nach Art der 9 bis 12 mit mehr als zwei Beugungsstruktur-Niveaus zur Unterdrückung mehrerer Falschlicht-Wellenlängen ausgeführt sein, wobei die Auslegung beispielsweise so sein kann, dass die erste der zu unterdrückenden Falschlicht-Wellenlängen nominal bei 10,30 µm und die zweite der beiden nominal zu unterdrückenden Falschlicht-Wellenlängen nominal bei 10,84 µm liegt. Ätztiefen dh, dv bzw. d1, d2 können dann bei 2,575 µm und bei 2,709 µm liegen. Die zur Auslegung benutzten effektiven Wellenlängen können also die kleinste reale Wellenlänge zusammen mit dem kleinsten Einfallswinkel sowie die größte reale Wellenlänge zusammen mit dem größten Einfallswinkel sein.
Alternativ kann das mindestens drei Beugungsstruktur-Niveaus Ni aufweisende Gitter auch zur Unterdrückung ausschließlich des Einfallswinkelbereichs für die Wellenlänge des Pumplicht-Hauptimpulses ausgelegt sein, was im obigen Beispiel zu Strukturtiefen von 10,6 µm/(cos 8°) = 10,7 µm und 10,6 µm/(cos 12°) = 10,84 µm und entsprechenden Ätztiefen di von 2,676 µm und 2,709 µm führt.
Zusätzlich zum Einfluss des Feldfacetten-Kippwinkels auf den Einfallswinkel α ergibt sich auch ein Einfluss des Auftreffpunktes des jeweiligen Lichtstrahls 3i, 16i auf der Feldfacette 8 auf den Einfallswinkel. 18 verdeutlicht die hierbei zu berücksichtigenden Dimensionen. Ein Abstand a zwischen dem Zwischenfokus 38 und einer Anordnungsebene des Feldfacettenspiegels 7, veranschaulicht durch eine einzelne Feldfacette 8, kann im Bereich von 1.500 mm liegen. Eine x-Erstreckung b der jeweiligen Feldfacette kann bei 75 mm liegen.
Es ergibt sich eine Einfallswinkel-Variation, je nach Auftrittspunkt des Lichtstrahls auf der jeweiligen Feldfacette 8, im Bereich von 50 mrad, also im Bereich von knapp 3°. Auch diese Einfallswinkel-Variation kann bei der Auslegung der Strukturtiefen d bzw. di der Beugungsgitter berücksichtigt werden. Das Beugungsgitter kann insbesondere so gestaltet sein, dass die Ätztiefen di über die Reflexionsfläche der Feldfacette 8 variieren.
19 zeigt eine der Feldfacetten, aufweisend ein Beugungsgitter nach Art des Beugungsgitters 41. Perioden-Laufrichtungen R1, R2 längs der Zeilen und der Spalten der Rasteranordnung der Strukturabschnitte des Beugungsgitters 41 laufen in der xy-Ebene (y=Scanrichtung) zu den x-,y-Koordinatenrichtungen unter einem Orientierungswinkel O von etwa 30°. Dies gewährleistet, dass sich Beugungseffekte des Beugungsgitters 41 während eines Scans eines Objektpunktes durch das Objektfeld herausmitteln und kein unerwünschter systematischer Beugungsstruktur-Effekt über die x-Objektfeldkoordinate resultiert.
Die Gitterperioden P1, P2 des Beugungsgitters 41 sind kleiner als die Erstreckungen xo, yo der Feldfacette 8 in der x- und y-Richtung. Dies gewährleistet eine ausreichende Beugungseffizienz des Beugungsgitters 41 auf der Feldfacette 8 bei der Falschlicht-Unterdrückung durch destruktive Interferenz.
Ein Orientierungswinkel O zwischen den Perioden-Laufrichtungen R1, R2 und den Koordinaten x, y der Feldfacette 8 kann im Bereich zwischen 10° und 80° liegen, insbesondere im Bereich zwischen 20° und 70° und beispielsweise bei 30° oder 60°. Bei Einsatz eines Beugungsgitters mit einer Perioden-Laufrichtung sollte eine Orientierung der Perioden-Laufrichtung zur Scan-Richtung y jeweils unter einem von 90° und/oder unter einem von 0° verschiedenen Orientierungswinkel verlaufen.
Zur Unterdrückung ausschließlich einer Falschlicht-Wellenlänge, insbesondere der Wellenlänge des Pumplicht-Hauptimpulses, kann ein Zweistufen-Gitter, insbesondere in Form eines Binärgitters, zum Einsatz kommen Eine Ausführung eines solchen Binärgitters ist vorstehend in Zusammenhang mit der 6 bereits erläutert worden.
20 zeigt eine weitere Ausführung einer optischen Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung in Form eines als Binärgitter ausgeführten Beugungsgitters 47. Zwischen den Positiv-Beugungsstrukturen 32 und den Negativ-Beugungsstrukturen 33 liegt eine Strukturtiefe bzw. Ätztiefe d vor. Zur Unterdrückung einer Falschlicht-Wellenlänge von 10,6 µm liegt die Strukturtiefe d bei einem mittleren Einfallswinkel des Falschlichts auf einer EUV-Spiegelkomponente, die mit dem Beugungsgitter 47 ausgerüstet ist, von 10° bei d = λ_eff/4 mit λ_eff = 10,6 µm/(cos 10°). Es ergibt sich eine Strukturtiefe d von 2,691 µm.
21 zeigt eine Feldfacette 8 nach Art der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels nach 3, ausgerüstet mit dem Beugungsgitter 47 nach 20. Die Perioden-Laufrichtung R des Beugungsgitters 47 schließt mit der x-Koordinate der Feldfacette 8 wiederum einen Orientierungswinkel O von etwa 30° ein.
Das Verhältnis x₀/P zwischen der x-Erstreckung x₀ der Feldfacette 8 und der Periode P des Beugungsgitters 47 beträgt etwa 5/1.
Nicht alle Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 7 müssen in gleicher Weise mit optischen Beugungskomponenten zur Falschlicht-Unterdrückung ausgerüstet sein. Beispielsweise kann lediglich eine Untergruppe aller Feldfacetten 8 innerhalb eines Anordnungs-Unterbereichs 48 der Feldfacetten 8 des Feldfacettenspiegels 7 mit einem Beugungsgitter zur Unterdrückung der Pumplicht-Wellenlänge ausgeführt sein.
22 verdeutlicht die Auswahl des Anordnungs-Unterbereichs 48 innerhalb eines gesamten Facetten-Anordnungsbereichs des Feldfacettenspiegels 7. Der Anordnungs-Unterbereich 48 wird so vorgegeben, dass er diejenigen Feldfacetten 8 erfasst, die im Bereich des Strahlengangs des Pumplicht-Hauptimpulses 35₂ liegen. Die im Anordnungs-Unterbereich 48 liegenden Feldfacetten werden ihrerseits mit einer optischen Beugungskomponente, beispielsweise mit dem Beugungsgitter 47 nach 20, zur Unterdrückung der Wellenlänge des Pumplicht-Hauptimpulses ausgerüstet. Andere Feldfacetten außerhalb des Anordnungs-Unterbereichs 48 können mit anderen Typen Feldfacetten bestückt sein, die entweder keine optische Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung tragen oder andere Typen von optischen Beugungskomponenten, die insbesondere eine höhere Reflektivität für das EUV-Nutzlicht 3 aufweisen.
23 zeigt eine Pupillenfacette 15, die anstelle der runden Pupillenfacetten beim Pupillenfacettenspiegel 14 nach 5 zum Einsatz kommen kann. Die Pupillenfacette 15 nach 23 trägt wiederum eine optische Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung. Bei der Ausführung nach 23 ist dies das binäre Beugungsgitter 47, das vorstehend im Zusammenhang mit den 20 und 21 bereits beschrieben wurde. Auch bei dem Beugungsgitter 47 für die Pupillenfacette 15 läuft eine Perioden-Laufrichtung R unter einem Orientierungswinkel O, der beispielsweise 30° betragen kann, zu der x-Koordinate. Ein typischer Durchmesser der Pupillenfacette 15 ist etwa fünf- bis zehnmal so groß wie die Gitterperiode P des Beugungsgitters 47.
Auch die Pupillenfacetten 15 können mit optischen Beugungskomponenten in Form von Beugungsgittern ausgerüstet sein, bei denen ein Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen und einem maximalen Einfallswinkel der auftreffenden Strahlung berücksichtigt wird.
24 zeigt einen Teil eines Strahlengangs eines Beleuchtungs- bzw. Ausleuchtungskanals zwischen einer der Feldfacetten 8 und einer dieser zugeordneten Pupillenfacette 15. Dargestellt sind beispielhaft zwei von gegenüber liegenden Randbereichen der Feldfacetten 8 ausgehende Einzelstrahlen 3i, 16i sowie 3j, 16j. Diese Einzelstrahlen markieren Ränder eines Einfallswinkelbereichs bzw. eines Einfallswinkelintervalls Δα von Einfallswinkeln auf der Pupillenfacette 15. Dieses Einfallswinkelintervall Δα liegt, die jeweilige Ausdehnung der Reflexionsfläche der Feldfacette 8 einerseits sowie den Abstand zwischen der Feldfacette 8 und der zugeordneten Pupillenfacette 15 andererseits berücksichtigend, im Bereich zwischen 30 mrad und 50 mrad, also im Bereich von etwa 2°. Dieses Einfallswinkelintervall Δα und der daraus resultierende Einfallswinkelbereich zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel auf der Pupillenfacette 15 kann bei der Auslegung einer optischen Beugungskomponente, mit der die Pupillenfacette 15 ausgerüstet wird, also beispielsweise einer Ausführung eines Beugungsgitters gemäß den vorstehend beschriebenen Varianten, Berücksichtigung finden, wie vorstehend in Zusammenhang mit der Ausrüstung der Feldfacetten 8 bereits erläutert.
25 zeigt eine der Pupillenfacetten 15 mit einem Beugungsgitter 41 nach Art desjenigen, das vorstehend in Zusammenhang mit den 10 und 11 erläutert wurde. Laufrichtungen R1, R2 sind wiederum gegenüber den x- und y-Koordinaten der Pupillenfacette 15 verkippt, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Feldfacette 8 der 19 bereits erläutert wurde.
Ein Verhältnis zwischen einer Periode P1, P2 und einem typischen Durchmesser der Pupillenfacette 15 kann im Bereich zwischen 1/5 und 1/15 liegen.
Zusätzlichen Einfluss auf ein Einfallswinkelintervall Δα auf der Pupillenfacette 15 zur Auslegung der jeweiligen optischen Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung kann eine grundsätzlich mögliche Kippbarkeit der Pupillenfacetten 15 haben, wie nachfolgend anhand der 26 bis 28 erläutert wird. Die verkippbare Pupillenfacette 15 nach 26 hat, vergleichbar zu den verkippbaren Feldfacetten 8, einen Kippaktor 49, der mit der jeweiligen Pupillenfacette 15 in Wirkverbindung steht.
26 zeigt eine erste Ausleuchtungskanal-Zuordnung zwischen einer Feldfacette 8₁ des Feldfacettenspiegels 7 und der Pupillenfacette 15. Die Pupillenfacette 15 ist zur Reflexion des Beleuchtungslichts 3, das über diesen Ausleuchtungskanal geführt ist, in einer ersten Kippstellung. Es resultiert ein erstes Einfallswinkelintervall aufgrund der Ausdehnung der Feldfacette 8₁ entsprechend dem, was vorstehend im Zusammenhang mit der 24 bereits erläutert wurde.
27 zeigt eine andere Facetten-Zuordnung, bei der der Pupillenfacette 15 eine andere Feldfacette 8₂ über einen Ausleuchtungskanal zur Führung des Beleuchtungslichts 3 zugeordnet ist. Die Pupillenfacette 15 ist dann im Vergleich zur 26 in einer anderen Kippstellung, was zu einem anderen Einfallswinkelintervall des auf die Pupillenfacette 15 einfallenden Beleuchtungslichts 3 sowie des gegebenenfalls mitgeführten Falschlichts führt.
28 zeigt das resultierende Gesamt-Einfallswinkelintervall Δα_G, das bei der Auslegung der schalt- bzw. kippbaren Pupillenfacette 15 aufgrund der Kippstellungen nach den 26 und 27 berücksichtigt werden muss. Dieses Gesamt-Einfallswinkelintervall kann im Bereich zwischen 4° und 15° liegen, d.h., der minimale Einfallswinkel beträgt 4° und der maximale Einfallswinkel beträgt 15°. Zur Unterdrückung der beiden Falschlicht-Wellenlängen von 10,2 µm und 10,6 µm kann dann eine erste Strukturtiefe dh bzw. d1 von 1/4 × 10,2 µm/(cos 4°) = 10,225 µm/4 und eine Strukturtiefe dv bzw. d2 von 1/4 × 10,6 µm/(cos 15°) = 10,974 µm/4 gewählt werden.
29 zeigt eine Erweiterung des Konzeptes „Facetten mit unterschiedlichen Beugungsgitter-Typen“, das vorstehend in Zusammenhang mit der 22 erläutert wurde. Zusätzlich zum Einsatz von Feldfacetten 8i, 8j zweier unterschiedlicher Beugungs-Unterdrückungstypen i und j können entsprechend zugeordnete Pupillenfacetten-Typen 15i, 15j genutzt werden, die sich ebenfalls im Beugungs-Unterdrückungstyp unterscheiden. Den Feldfacetten 8i, die im Beispiel nach 29 innerhalb des Anordnungs-Unterbereichs 48 des Feldfacettenspiegels 7 angeordnet sind, können über entsprechende Ausleuchtungskanäle 3i die Pupillenfacetten 15 zugeordnet sein, deren optische Beugungskomponenten zur Unterdrückung der Pumplicht-Hauptimpuls-Wellenlänge ausgelegt ist. Für die Zuordnung der Gittertypen i, j kann gelten, was vorstehend im Zusammenhang mit den Gittertypen 1 und 2 (erster und zweiter Gittertyp) der Beugungsgitter des Reflektors 5 nach 15 ausgeführt wurde.
Auch der Kondensorspiegel 19 kann mit einer optischen Beugungskomponente in Form eines Beugungsgitters versehen sein, dessen Unterdrückungswirkung auf einen Einfallswinkelbereich der auftreffenden Strahlung zwischen einem minimalen Einfallswinkel und einem maximalen Einfallswinkel ausgelegt ist.
30 zeigt eine geometrische Darstellung eines Teils des Strahlengangs der EUV-Strahlung sowie der gegebenenfalls mitgeführten Falschlicht-Strahlung zwischen dem Kondensorspiegel 19 und einer Eintrittspupille 50 der Projektionsoptik 22. Zwischen dem Kondensorspiegel 19 und der Eintrittspupille 50 liegt das Retikel 23. Die Eintrittspupille 50 kann auch eine andere relative Lage zum Kondensorspiegel 19 und zum Retikel 23 haben, als in der 30 dargestellt.
Gestrichelt sind in der 30 Randstrahlen 3_RS des EUV-Strahlengangs dargestellt, die Randpunkt-Paare des Retikels 23 und der Eintrittspupille 50 im in der 30 gezeigten Meridionalschnitt durchtreten. Durchgezogen sind in der 30 beispielhafte Einzelstrahlen 3i dargestellt, die von genau einem bestimmten Punkt 19i auf den Kondensorspiegel ausgehen und Teile des EUV-Strahlengangs sind sowie den minimalen Einfallswinkel und den maximalen Einfallswinkel auf dem Kondensorspiegel 19 repräsentieren. Die beiden Strahlen 3i sind also ein Maß für einen Einfallswinkelbereich, der zur Falschlicht-Unterdrückung durch eine optische Beugungskomponente, insbesondere eine der Varianten der optischen Beugungsgitter, die vorstehend diskutiert wurden, zur Falschlicht-Unterdrückung abgedeckt werden muss.
31 zeigt einen Abschnitt eines Feldfacettenspiegels 51, der anstelle der vorstehend erläuterten Feldfacettenspiegel 7 innerhalb der Beleuchtungsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Der dargestellte Abschnitt einer Facettenanordnung des Feldfacettenspiegels 51 ist unterteilt in insgesamt sechs Einzelspiegel-Module 52₁ ¹ bis 52₂ ³, wobei die Indizierung 52_i ^j die Position des Einzelspiegel-Moduls 52_i ^j innerhalb eines Rasters aus i-Zeilen und j-Spalten wiedergibt. Jedes der Einzelspiegel-Module 52 hat wiederum ein 10x10-Raster aus Einzelspiegeln 53, die als MEMS-Einzelspiegel ausgeführt sein können. Das jeweilige Einzelspiegel-Modul 52 stellt eine Gruppe von Einzelspiegeln 53 dar.
Über den dargestellten Abschnitt des Feldfacettenspiegels 51 lassen sich, jedenfalls zum größten Teil, durch entsprechende Gruppierung und Zusammenschaltung der Einzelspiegel 53 der verschiedenen Einzelspiegel-Module 52_i ^j beispielsweise drei Feldfacetten 8₁, 8₂ und 8₃ (8i) generieren, die auch als virtuelle Feldfacetten bezeichnet werden. Jede dieser Feldfacetten 8i stellt eine Gruppe von Einzelspiegeln 53 dar.
Jedes der Einzelspiegel-Module 52 kann mit einer eigenen optischen Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung entsprechend dem ausgerüstet sein, was vorstehend im Zusammenhang mit den anderen Feldfacetten-Varianten bereits erläutert wurde. Hierzu kann ein Einfallswinkelbereich des Falschlichts auf dem jeweiligen Einzelspiegel-Moduls 52_i ^j vorab abgeschätzt bzw. berechnet werden. Anhand des sich hierbei ergebenden Einfallswinkelbereichs kann dann eine Auslegung der optischen Beugungskomponente auf Abschnitten einzelner Einzelspiegel des jeweiligen Moduls 52_i ^j, auf gesamten Einzelspiegeln 53 des jeweiligen Moduls 52_i ^j oder auch auf dem gesamten Einzelspiegel-Modul 52_i ^j erfolgen. 32 zeigt in einer zur 3 ähnlichen Darstellung wiederum sechs Einzelspiegel-Module 52_i ^j eines Pupillenfacettenspiegels 54, der anstelle des Pupillenfacettenspiegels 14 bei der Beleuchtungsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann.
Wiederum können durch Zuordnung und Zusammenschaltung gruppierter Einzelspiegel 53 der Einzelspiegel-Module 52_i ^j Pupillenfacetten 15i generiert werden, die in der 32 durch eine hexagonale Belegung angedeutet sind. Jede dieser Pupillenfacetten 15i stellt eine Gruppe von Einzelspiegeln 53 dar. Auch bei der Nutzung der Einzelspiegel.-Module 52_i ^j als Bestandteile des Pupillenfacettenspiegels 54 können diese Einzelspiegel-Module 52_i ^j wiederum mit optischen Beugungskomponenten nach Art der vorstehend erläuterten Beugungsgitter zur Falschlicht-Unterdrückung ausgerüstet werden.
Anstelle einer Beleuchtungsoptik mit einem Feldfacettenspiegel und einem Pupillenfacettenspiegel kann auch ein spekularer Reflektor zum Einsatz kommen, bei dem insbesondere ein zweites Facettenelement, das nach einem Facettenelement nach Art des Feldfacettenspiegels genutzt wird, nicht im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet ist. Ein spekularer Reflektor ist beispielsweise beschrieben in der US 8 934 085 B2 , in der US 2006/0132747 A1 , in der EP 1 614 008 B1 und in der US 6 573 978 . Auch beim Einsatz eines derartigen spekularen Reflektors können zweite Facetten zum Einsatz kommen, die mit einer optischen Beugungskomponente nach Art eines der vorstehend erläuterten Beugungsgitter zur Falschlicht-Unterdrückung ausgerüstet sind.
Die vorstehend beschriebenen EUV-Spiegel-Komponenten können vollflächig mit mindestens einer optischen Beugungskomponente zur Falschlicht-Unterdrückung versehen sein oder alternativ auch nur in Abschnitten ihrer jeweiligen Reflexionsfläche. Beispielsweise ist es möglich, bei einer Ausrüstung der Facettenspiegel mit einer optischen Beugungskomponente nicht alle Facetten in gleicher Weise auszurüsten oder auch einige Facetten nicht mit einer optischen Beugungskomponente auszurüsten. Die EUV-Spiegel-Komponenten oder auch einzelne oder alle Facetten können auch lediglich abschnittsweise mit einer optischen Beugungskomponente versehen sein.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 23 bzw. das Retikel und das Substrat bzw. der Wafer 28 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 23 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 28 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 28 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019212017 [0001]
DE 102019210450 [0001]
EP 2020/050809 PCT [0001]
DE 102009044462 A1 [0003]
DE 102011082065 A1 [0003]
DE 102017217867 A1 [0003]
US 2015/0049321 A1 [0003]
US 2019/0033723 A1 [0003]
US 8934085 B2 [0010, 0126]
US 2006/0132747 A1 [0010, 0126]
EP 1614008 B1 [0010, 0126]
US 6573978 [0010, 0126]
WO 2014/075902 A1 [0040]
WO 2011/154244 A1 [0040]
DE 102015208571 A1 [0059]

Claims

Optisches Beleuchtungssystem zur Führung von EUV-Strahlung (3) zwischen einem Quellbereich (4) einer EUV-Lichtquelle (2) und einem Objektfeld (18), in dem ein abzubildendes Objekt (23) anordenbar ist, - mit EUV-Spiegel-Komponenten (5, 7, 14, 19; 51; 54), die sequentiell die EUV-Strahlung (3) zwischen dem Quellbereich (4) und dem Objektfeld (18) führen, - wobei mindestens ein Reflexionsabschnitt (8, 15) einer der EUV-Spiegelkomponenten (5, 7, 14, 19; 51; 54) innerhalb eines Strahlengangs der EUV-Strahlung (3) mit Strahlung in einem Einfallswinkelbereich (Δα) zwischen einem minimalen Einfallswinkel (α_min) und einem maximalen Einfallswinkel (α_max) beaufschlagbar ist, - wobei auf dem Reflexionsabschnitt (8, 15) eine optische Beugungskomponente (31; 40, 40a, 41; 47) zur Unterdrückung von im Strahlengang mitgeführter Falschlicht-Strahlung (36) angeordnet ist; - wobei die optische Beugungskomponente (31; 40; 40a; 41; 47) so ausgeführt ist, dass im gesamten Einfallswinkelbereich (Δα) die Falschlicht-Strahlung (36) mit einem Unterdrückungsverhältnis zwischen einer Intensität des auf den Reflexionsabschnitt (8, 15) einfallenden Falschlichts (36) und einer Intensität des vom Reflexionsabschnitt (8, 15) in Richtung des Strahlengangs ausfallenden Falschlichts (36) unterdrückt ist, das besser ist als 1000.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Facettenspiegel (7; 14; 51; 54) als EUV-Spiegel-Komponente aufweist, wobei der Reflexionsabschnitt (8, 15) mit der optischen Beugungskomponente (40; 40a; 41; 47) Teil des Facettenspiegels (7, 14; 50; 54) ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Reflexionsabschnitt mit der optischen Beugungskomponente (40; 40a; 41; 47) auf mindestens einer gesamten Facette (8; 15) des Facettenspiegels (7, 14; 50; 54) ausgeführt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Facettenspiegel als Feldfacettenspiegel (7; 51) ausgeführt ist, wobei der Reflexionsabschnitt mit der optischen Beugungskomponente (40; 40a; 41; 47) auf mindestens einer Feldfacette (8) des Feldfacettenspiegels (7) oder auf einem Abschnitt (53) der Feldfacette (8) ausgeführt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Facettenspiegel als Pupillenfacettenspiegel (15; 54) ausgeführt ist, wobei der Reflexionsabschnitt mit der optischen Beugungskomponente (40; 40a; 41; 47) auf mindestens einer Pupillenfacette (15) des Pupillenfacettenspiegels (14) oder auf einem Abschnitt (53) der Pupillenfacette (15) ausgeführt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Facettenspiegel (51; 54) als MEMS-Spiegel mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (53) ausgeführt ist, wobei der Reflexionsabschnitt mit der optischen Beugungskomponente (40; 40a; 41; 47) auf mindestens einem der Einzelspiegel (53) des Facettenspiegels (51; 54) oder auf einem Abschnitt des Einzelspiegels (53) ausgeführt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflexionsabschnitt mit der optischen Beugungskomponente (40; 40a; 41; 47) auf einer Gruppe (52; 8i; 15i) von benachbarten Einzelspiegeln (53) ausgeführt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe benachbarter Einzelspiegel (53) als Einzelspiegel-Modul (52) ausgeführt ist.
Optisches System mit einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer Projektionsoptik (22) zur Abbildung des Objektfeldes (18) in ein Bildfeld (26), in dem ein Substrat (28) anordenbar ist.
Optisches System nach Anspruch 9 mit einer EUV-Lichtquelle (2).
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System nach Anspruch 10.
Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wafers (28), auf dem zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, - Bereitstellen eines Retikels als Objekt (23), das abzubildende Strukturen aufweist, - Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 11, - Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (23) auf einen Bereich der Schicht des Wafers (28) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Strukturiertes Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 12.