DE102021212971A1

DE102021212971A1 - Optisches system, projektionsbelichtungsanlage und verfahren

Info

Publication number: DE102021212971A1
Application number: DE102021212971.4A
Authority: DE
Inventors: Martin von Hodenberg; Toralf Gruner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-05-25
Also published as: WO2023088651A1

Abstract

Ein optisches System (100, 200) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend eine Blende (110, 112, 212, 224, 302), insbesondere eine Obskurationsblende (112, 302), eine Blende für die numerische Apertur (110, 212) oder eine Falschlichtblende (224), die zumindest abschnittsweise in einem Strahlengang (114, 218) des optischen Systems (100, 200) angeordnet ist, um den Strahlengang (114, 218) zumindest abschnittsweise abzuschatten, und eine Heizeinrichtung (324) zum Einbringen von Wärme (Q) in die Blende (110, 112, 212, 224, 302), wobei die Blende (110, 112, 212, 224, 302) mit Hilfe des Einbringens der Wärme (Q) von einer Ausgangsgeometrie (Z1) in eine Designgeometrie (Z2) verformbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen optischen Systems.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt, Linsen, eingesetzt werden.
Ferner kann ein wie zuvor erwähntes Projektionssystem neben den Spiegeln auch Blenden umfassen, die einen Strahlengang des Projektionssystems zumindest abschnittsweise abschatten können. Diese Blenden dienen in der Form von Apertur- sowie Obskurationsblenden der Formung einer Austrittspupille und als Falschlichtblenden dem Entfernen unerwünschten Lichts aus dem Bild oder von Orten, an denen es zu störender Erwärmung führen kann. Die Geometrie der Blenden hat einen erheblichen Einfluss auf die Abbildungsqualität.
Ein wie zuvor erläutertes Beleuchtungssystem arbeitet oftmals mit facettierten Spiegeln oder anderen Komponenten, die eine Pupillenfacettierung bewirken, wie etwa Mischstäbe oder Wabenkondensatoren. Die resultierende diskontinuierliche Lichtverteilung in der Austrittspupille führt zu einer hohen Sensitivität auf den Pupillenbeschnitt durch die jeweilige Blende, weil die Energie im Winkelraum stärker lokalisiert ist und es einen Unterschied ergibt, ob beispielsweise ein EUV-„Stern“ (Engl.: Illumination Spot) abgeschnitten wird oder durchgelassen und ob das Licht entsprechend interferierend zur Abbildung beiträgt.
Die Blenden werden üblicherweise als dünne Metallteile, insbesondere als Bleche, mit definierter Form gefertigt. Weil die Formgenauigkeit wichtig ist, kosten sie deutlich mehr, als der Materialeinsatz vermuten lässt. Fangen die Blenden nun aufgabengemäß Licht ab, so werden sie wenigstens einen Teil davon absorbieren und sich dadurch erwärmen.
Während Aperturblenden und Falschlichtblenden zumeist am Rand des optischen Strahlenganges stehen und folglich über Material großen Querschnitts thermal an die Außenwelt angebunden werden können, ist die Situation für eine mitten in dem Strahlengang stehende Obskurationsblende schwieriger.
Eine derartige Obskurationsblende kann mit Hilfe von schneidenförmigen Halterungen oder Drähten in Position gehalten werden. Diese Halterung, beispielsweise in Form der zuvor erwähnten Drähte blockiert Nutzlicht und wird deshalb so dünn wie möglich ausgeführt. Weil die Wärmeleitung zum Materialquerschnitt proportional ist, wirkt die Kühlung der Obskurationsblende über diese Anbindung schwach.
Speziell im Vakuum ist auch die Gaskühlung gering. Die Strahlungskühlung trägt gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz erst bei höheren Temperaturen zur Wärmeabfuhr bei. Wird beispielsweise davon ausgegangen, dass eine Größenordnung von etwa 1 W absorbierte Leistung auftreten kann, so kann sich die Obskurationsblende im statischen Zustand durchaus um mehrere 10 K erwärmen.
Metallische Wärmeausdehnungskoeffizienten liegen in einer Größenordnung von relativ 1E-5/K. Die Ausdehnung einer Obskurationsblende liegt in der Größenordnung von 10 mm. Somit sind Formänderungen in der Größenordnung von Mikrometern oder umgerechnet auf Pupillenkoordinaten in der Größenordnung von 0,01 mσ bis 0,1 mσ (1 σ = volle Pupille) zu erwarten.
Aufgrund der oben geschilderten diskontinuierlichen Lichtverteilung in der Austrittspupille kann bereits ein solch scheinbar kleiner Wert spürbar die Abbildung beeinflussen und in einem Beispielfall bei Strukturbreiten in der Größenordnung von 10 nm eine Strukturgrößenänderung in der Größenordnung von 5 pm bewirken. Wird davon ausgegangen, dass die Strukturgrößen und damit deren Toleranzen perspektivisch sinken, während gleichzeitig die Bestrahlleistungen steigen, so erwächst hier ein merklicher Budgetbeitrag.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen.
Demgemäß wird ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das optische System umfasst eine Blende, insbesondere eine Obskurationsblende, eine Blende für die numerische Apertur oder eine Falschlichtblende, die zumindest abschnittsweise in einem Strahlengang des optischen Systems angeordnet ist, um den Strahlengang zumindest abschnittsweise abzuschatten, und eine Heizeinrichtung zum Einbringen von Wärme in die Blende, wobei die Blende mit Hilfe des Einbringens der Wärme von einer Ausgangsgeometrie in eine Designgeometrie verformbar ist.
Dadurch, dass die Heizeinrichtung vorgesehen ist, ist es möglich, Wechsel in der absorbierten Nutzleistung und damit Temperaturschwankungen auszugleichen. Strukturgrößenvariationen sowie Telezentriefehler aufgrund schwankender Blendengeometrie können hierdurch im Wesentlichen eliminiert werden. Hieraus resultiert ein stabiles Abbildungsverhalten. Ferner ist es vorteilhafterweise auch möglich, mit Hilfe des gezielten Eintrags der Wärme in die Blende gezielt Einfluss auf Strukturgrößen oder -lagen zu nehmen, indem eine Temperatur der Blende als Manipulator genutzt wird und mit Hilfe der Heizeinrichtung die Designgeometrie der Blende an eine gegebene Abbildungssituation angepasst wird.
Das optische System ist vorzugsweise eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage. Demgemäß kann das optische System auch als Projektionsoptik bezeichnet werden. Das optische System kann mehrere optische Elemente, beispielsweise Spiegel, insbesondere EUV-Spiegel, umfassen. Beleuchtungsstrahlung oder Arbeitslicht folgt dem Strahlengang des optischen Systems durch das optische System. Dabei wird die Beleuchtungsstrahlung oder das Arbeitslicht an den optischen Elementen reflektiert. Die Blende absorbiert die Beleuchtungsstrahlung teilweise. Dabei wird Wärme in die Blende eingebracht. Die Blende für die numerische Apertur kann auch als numerische Aperturblende bezeichnet werden. Das heißt insbesondere, dass die Begriffe „numerische Aperturblende“ und „Blende für die numerische Apertur“ beliebig gegeneinander getauscht werden können.
Mit Hilfe der Blende ist es möglich, den Strahlengang zumindest teilweise abzuschatten, um diesen dabei zu formen. Die Blende deckt den Strahlengang teilweise ab, so dass die Beleuchtungsstrahlung auf die Blende trifft. Dass die Blende „zumindest abschnittsweise“ in dem Strahlengang angeordnet ist, bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Blende in den Strahlengang hineinragt. Dabei kann die Blende seitlich in den Strahlengang hineinragen und diesen seitlich beschneiden. Die Blende kann jedoch auch vollständig in dem Strahlengang angeordnet sein. Die Blende kann eine Blende für die numerische Apertur, eine Obskurationsblende oder eine Falschlichtblende sein. Die Blende umfasst eine lichtbestimmende Kante. Die lichtbestimmende Kante kann geschlossen oder umlaufend sein. Die lichtbestimmende Kante kann jedoch auch offen sein.
Die Blende ist in der Ausgangsgeometrie dabei derart geformt, dass die Blende bei einer maximal absorbierten Leistung unter Berücksichtigung der dabei auftretenden Wärmeausdehnung die Designgeometrie annimmt. Die Heizeinrichtung ist dazu geeignet, die Wärme in die Blende einzubringen. Hierzu kann die Heizeinrichtung beispielsweise mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Infrarotstrahlung, die Blende erwärmen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Widerstandsheizung möglich.
Durch das Einbringen der Wärme verformt sich die Blende wärmebedingt. Insbesondere dehnt sich die Blende wärmebedingt aus. Die Blende ist hierzu vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Unter der „Ausgangsgeometrie“ oder „Ausgangsform“ ist vorliegend eine Geometrie oder Form zu verstehen, die die Blende, insbesondere die lichtbestimmende Kante der Blende, aufweist, bevor Wärme in die Blende eingebracht wird. Unter der „Designgeometrie“ oder „Designform“ ist vorliegend eine Geometrie oder eine Form der Blende, insbesondere der lichtbestimmenden Kante der Blende, zu verstehen, die für ein stabiles und reproduzierbares Abbildungsverhalten erforderlich ist.
Die Blende ist vorzugsweise plattenförmig oder blechförmig. Vorzugsweise ist die Blende aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, der sich wärmebedingt ausdehnen kann. Beispielsweise kann die Blende aus einem Stahlblech oder Aluminiumblech gefertigt sein. Die Blende kann durchgehend aus demselben Material gefertigt sein. Alternativ ist es auch möglich, die Blende schichtweise aus mehreren Elementen aufzubauen, die aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen gefertigt sind. Hierdurch kann die Blende als Bimetallelement oder Bimetallblende verwirklicht werden. Hierdurch ist es möglich, einen vergrößerten Aktuierungsbereich der Blende zu verwirklichen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Heizeinrichtung einen Heizstrahler zum Bestrahlen der Blende mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Infrarotstrahlung, auf.
Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung auf eine Vorderseite der Blende einfallen. Die Vorderseite ist dazu eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung, insbesondere die Infrarotstrahlung, zu absorbieren. Alternativ kann die elektromagnetische Strahlung auch auf eine der Vorderseite abgewandte Rückseite der Blende einfallen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Heizeinrichtung eine an der Blende angebrachte Heizstruktur auf.
Die Heizstruktur ist insbesondere ein elektrischer Widerstand. Die Heizstruktur ist somit zum elektrischen Widerstandsheizen der Blende geeignet. Die Heizeinrichtung kann nur den Heizstrahler, nur die Heizstruktur oder aber den Heizstrahler und die Heizstruktur umfassen. Die Heizstruktur kann beispielsweise direkt in die Blende eingearbeitet sein. Die Heizstruktur ist vorzugsweise mit Hilfe eines geeigneten Isolators gegenüber der restlichen Blende isoliert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Stromversorgung der Heizstruktur über Halterungen der Blende.
Für den Fall, dass die Blende eine Obskurationsblende ist, weist diese mehrere drahtförmige oder schneidenförmige Halterungen auf, welche durch den Strahlengang verlaufen und welche für eine möglichst geringe Abschattung des Strahlengangs möglichst schmal sind. Über diese Halterungen kann die Heizstruktur bestromt werden. Hierdurch kann auf eine zusätzliche elektrische Anbindung der Heizstruktur vorteilhafterweise verzichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Heizeinrichtung dazu eingerichtet, in unterschiedliche Bereiche der Blende unterschiedlich viel Wärme einzubringen.
Beispielsweise ist die Heizstruktur lediglich einem der Bereiche zugeordnet. Dies ermöglicht es beispielsweise, denjenigen Bereich, dem die Heizstruktur zugeordnet ist, stärker zu erwärmen als einen anderen Bereich ohne Heizstruktur. Der andere Bereich kann jedoch beispielsweise über den Heizstrahler erwärmt werden. Durch das ungleiche Erwärmen der unterschiedlichen Bereiche kann die Verformung der Blende gezielt angesteuert werden. Die Blende kann somit beliebig manipuliert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ferner einen Temperatursensor, ein Fotoelement und/oder eine Infrarotkamera auf, wobei eine Steuer- und Regeleinrichtung des optischen Systems dazu eingerichtet ist, basierend auf Messsignalen des Temperatursensors, des Fotoelements und/oder der Infrarotkamera und/oder auf Informationen betreffend eine Temperaturverteilung weiterer optischer Elemente, die an vergleichbarer Position wie die Blende in dem Strahlengang angeordnet sind, eine lokale Blendentemperaturverteilung der Blende zu bestimmen und die Heizeinrichtung derart anzusteuern, dass eine Soll-Blendentemperaturverteilung der Blende erzielbar ist.
Vorzugsweise sind der Temperatursensor und/oder das Fotoelement direkt an der Blende angebracht. Es kann eine beliebige Anzahl an Temperatursensoren oder Fotoelementen vorgesehen sein. Die Infrarotkamera ist insbesondere derart angeordnet, dass diese beispielsweise die Vorderseite der Blende erfassen kann, um dort beispielsweise die lokale Blendentemperaturverteilung der Blende zu bestimmen. Die „Soll-Blendentemperaturverteilung“ ist vorliegend beispielsweise diejenige Blendentemperaturverteilung, bei der die Designgeometrie angenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Messsignale des Temperatursensors und/oder des Fotoelements über Halterungen der Blende übertragbar, und/oder die Messsignale des Temperatursensors und/oder des Fotoelements sind drahtlos übertragbar.
Mit Hilfe des Übertragens der Messsignale über die zuvor schon erläuterten Halterungen kann auf eine zusätzliche Verdrahtung oder Verkabelung des Temperatursensors und/oder des Fotoelements verzichtet werden. Dies trifft auch für die drahtlose Übertragung zu.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Blende eine lichtabsorbierende Beschichtung auf.
Die lichtabsorbierende Beschichtung kann beispielsweise eine mattschwarze Lackierung oder dergleichen sein. Die Blende kann auch eine gezielte Oberflächenrauigkeit oder Oberflächenstrukturierung aufweisen. Insbesondere ist die Beschichtung dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung, bevorzugt Infrarotstrahlung, zu absorbieren, um Wärme in die Blende einzubringen.
Ferner wird eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System vorgeschlagen.
Wie zuvor erwähnt, kann das optische System eine Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage sein. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lithographieanlage sein. EUV steht für „Extreme Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage kann auch eine DUV-Lithographieanlage sein. DUV steht für „Deep Ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen optischen Systems für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bereitstellen einer Blende, insbesondere einer Obskurationsblende, einer Blende für die numerische Apertur oder einer Falschlichtblende, die zumindest abschnittsweise in einem Strahlengang des optischen Systems angeordnet ist, so dass der Strahlengang von der Blende zumindest abschnittsweise abgeschattet wird, b) Einbringen von Wärme in die Blende mit Hilfe einer Heizeinrichtung, und c) Verformen der Blende mit Hilfe der Wärme von einer Ausgangsgeometrie in eine Designgeometrie.
Insbesondere wird auch dadurch Wärme in die Blende eingebracht, dass diese zumindest abschnittsweise in dem Strahlengang angeordnet ist. Die Beleuchtungsstrahlung oder das Arbeitslicht fällt dann auf die Blende und erwärmt diese zumindest abschnittsweise. Mit Hilfe der Heizeinrichtung wird dann noch zusätzliche Wärme in die Blende eingebracht. Das Verformen der Blende in dem Schritt c) erfolgt dadurch, dass sich die Blende wärmebedingt ausdehnt und dadurch verformt. Das Bereitstellen der Blende kann ein Anordnen der Blende in dem Strahlengang umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt b) in unterschiedliche Bereiche der Blende unterschiedlich viel Wärme eingebracht.
Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Blende lokal variabel zu heizen. Hierdurch kann die Blende beliebig manipuliert werden. Es können beliebig viele unterschiedliche oder sich voneinander unterscheidende Bereiche vorgesehen sein. Die Bereiche können sich zumindest abschnittsweise überschneiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) ein vorbestimmtes Heizleistungsverhältnis der unterschiedlichen Bereiche eingestellt.
Dies ermöglicht ein gezieltes und reproduzierbares Heizen der unterschiedlichen Bereiche. Unter dem „Heizleistungsverhältnis“ ist vorliegend ein Verhältnis unterschiedlicher Heizleistungen zu verstehen, mit denen die sich voneinander unterscheidenden Bereiche geheizt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) basierend auf Messsignalen eines Temperatursensors, eines Fotoelements und/oder einer Infrarotkamera und/oder auf Informationen betreffend eine Temperaturverteilung weiterer optischer Elemente, die an vergleichbarer Position wie die Blende in dem Strahlengang angeordnet sind, eine lokale Blendentemperaturverteilung der Blende bestimmt und die Heizeinrichtung derart angesteuert, dass eine Soll-Blendentemperaturverteilung der Blende erzielt wird.
Hierdurch ist es basierend auf den Messsignalen und/oder den Informationen möglich, die Blende derart zu erwärmen, dass diese in dem Schritt c) ihre Designgeometrie annimmt. Wenn die Soll-Blendentemperaturverteilung erreicht ist, hat die Blende ihre Designgeometrie oder Designform angenommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) mit Hilfe des Einbringens der Wärme eine Steuerung und/oder Regelung implementiert, die auch bei wechselnder Absorption von Beleuchtungsstrahlung im Betrieb des optischen Systems eine Blendentemperatur der Blende in einem Temperaturkorridor von 10 K, bevorzugt von 5 K, weiter bevorzugt von 2 K, hält.
Unter einem „Temperaturkorridor“ ist vorliegend ein Toleranzbereich oder ein Toleranzfeld zu verstehen, in dem die Blendentemperatur der Blende gehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt b) die Blendentemperatur als Strukturgrößenmanipulator anhand vorherbestimmter Sensitivitäten in ein Optimierverfahren des optischen Systems eingebunden und zur Verringerung der Abweichung einer aktuell gefertigten Strukturgröße von einem Sollwert zeitabhängig angepasst.
Es ist somit mit Hilfe der Veränderung der Blendentemperatur möglich, Strukturgrößen, die auf einem zu belichtenden Wafer verwirklicht werden, gezielt zu beeinflussen.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Projektionsbelichtungsanlage und das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Austrittspupille für das optische System gemäß 2;
4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems für die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1;
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Austrittspupille für das optische System gemäß 4;
6 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform einer Blendenanordnung für das optische System gemäß 2 oder 4;
7. zeigt eine schematische Schnittansicht der Blendenanordnung gemäß der Schnittline VII-VII der 6; und
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des optischen Systems gemäß 2 oder 4.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (Lithographieanlage), insbesondere einer EUV-Lithographieanlage. Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem 2 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Richtung x, einer y-Richtung y und einer z-Richtung z eingezeichnet. Die x-Richtung x verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung y verläuft horizontal und die z-Richtung z verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung y. Die z-Richtung z verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, By in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe Bx, By der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (6x, ßy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab 8 bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab 8 bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines optischen Systems 100. Das optische System 100 ist Teil einer wie zuvor erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1. Das optische System 100 kann insbesondere eine wie zuvor erläuterte Projektionsoptik 10 oder Teil einer derartigen Projektionsoptik 10 sein.
Das optische System 100 umfasst beispielsweise eine Objektebene 102, eine Pupillenebene 104 und eine Feldebene 106. Es können auch noch Bild- oder Zwischenbildebenen vorgesehen sein. In der Objektebene 102 ist ein Objektfeld oder Nutzfeld 108 mit einer Vielzahl an Objektpunkten O vorgesehen, von denen in der 2 jedoch nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Objektpunkte O werden mit Hilfe der Pupillenebene 104 auf Feldpunkte F in der Feldebene 106 abgebildet. Nachfolgend wird jedoch auf nur einen Objektpunkt O und einen Feldpunkt F Bezug genommen.
In der Objektebene 102 ist ein nicht gezeigtes Objekt positioniert. Bei dem Objekt kann es sich um das Retikel 7 handeln. An oder auf dem Objekt beziehungsweise an oder auf dem Retikel 7 ist das Nutzfeld 108 vorgesehen. In der Feldebene 106 ist beispielsweise der zu belichtende Wafer 13 angeordnet. Grundsätzlich kann es sich bei der Feldebene 106 auch um eine Bild- oder Zwischenbildebene handeln.
Anstelle der Objektebene 102 kann auch eine Feldebene vorgesehen sein, wobei Bilder in dieser auf die Feldebene 106 abgebildet werden. Die Pupillenebene 104 ist bevorzugt zwischen der Objektebene 102 und der Feldebene 106 vorgesehen. Somit ist die Pupillenebene 104 weder objektseitig noch bildseitig angeordnet.
Grundsätzlich ist die Anzahl der Ebenen 102, 104, 106 beliebig. Das abbildende optische System 100 bildet eine Kette umfassend die Objektebene 102, die, insbesondere erste, Pupillenebene 104, optional eine erste Zwischenbildebene oder Feldebene, optional eine zweite Pupillenebene, optional eine (n-1)-te Zwischenbildebene oder Feldebene, optional eine n-te Pupillenebene und die Bildebene oder Feldebene 106. „Optional“ bedeutet dabei, dass diese zuvor genannten Ebenen auch fehlen können, jedoch nur paarweise. Nämlich beispielsweise eine Zwischenbildebene und die nachfolgende Pupillenebene, n beträgt also minimal 1. Der Begriff „Ebene“ ist dabei nicht wörtlich zu nehmen. Es handelt sich bei den Ebenen 102, 104, 106 vielmehr um Flächen.
Die Bildebene oder Feldebene 106 ist immer gut korrigiert. Das heißt, der Objektpunkt O auf der Objektebene 102 wird aberrationsarm auf den Feldpunkt F in der Bildebene oder Feldebene 106 abgebildet. Die Zwischenbildebenen oder Zwischenfeldebenen können auch korrigiert sein, sind es jedoch meist nicht. Wollte man dort ein Bild auffangen, so wäre dieses zumeist stark aberriert und von entsprechend schlechterer Qualität. Die Qualität kann dabei so schlecht sein, dass das Bild unkenntlich ist, weil unterschiedliche Feldpunkte sehr weit entfernte beste Bildpositionen in Lichtrichtung haben können. Es kann ferner auch zu punktbildverschlechternden Bildfehlern, wie beispielsweise sphärische Aberration, Astigmatismus oder Koma, kommen.
Falschlichtblenden werden bevorzugt in solchen (Teil-)Bereichen von Zwischenfeldebenen angeordnet, in denen eine ausreichend genaue Zuordnung von Objektorten zu Punkten vorliegt. Dies ist ideal im Verlauf ohne Selbstüberschneidungen und ähnlichem. Ebenso kann eine wie zuvor erwähnte Pupillenebene 104 gut korrigiert sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. „Gut korrigiert“ bedeutet hierbei, dass von dem Objekt an unterschiedlichen Orten unter gleichem Winkel ausgesandtes Licht am selben Ort in der Pupillenebene 104 auftrifft. Wenn eine solche gut korrigierte Pupillenebene 104 vorliegt, eignet diese sich in besonderem Maße für die Platzierung von Apertur- oder Obskurationsblenden.
In der Pupillenebene 104 sind ein oder mehrere Blenden angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind eine Blende für die numerische Apertur 110 (NA-Blende) und eine Obskurationsblende 112 vorgesehen. Die Blenden 110, 112 definieren zusammen mit den Ebenen 102, 104, 106 einen Strahlengang 114, dem Arbeitslicht 116 durch das optische System 100 folgt. Das Arbeitslicht 116 kann die Beleuchtungsstrahlung 16 sein. Die Blende für die numerische Apertur 110 kann auch als numerische Aperturblende bezeichnet werden.
Anstelle oder zusätzlich zu den Blenden 110, 112 können auch eine Streulicht- und/oder Falschlichtblende (nicht gezeigt) in der Pupillenebene 104 oder an anderen Positionen, speziell in Zwischenbildebenen (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Eine Lichtrichtung LR des Arbeitslichts 116 kann von der Objektebene 102 in Richtung der Pupillenebene 104 orientiert sein.
Die NA-Blende 110 umfasst eine Blendenöffnung 118, die von einer lichtbestimmenden Kante 120 definiert ist. Die lichtbestimmende Kante 120 kann umlaufend sein. Die Blendenöffnung 118 kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Die NA-Blende 110 kann mehrteilig sein, so dass die Geometrie der Blendenöffnung 118 verstellbar ist.
Auch die Obskurationsblende 112 umfasst eine lichtbestimmende Kante 122. Die lichtbestimmende Kante 122 ist umlaufend. Die Obskurationsblende 112 kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann die Obskurationsblende 112 oval sein. Die Lichtrichtung LR kann senkrecht oder schräg zu den Blenden 110, 112 orientiert sein.
Das Arbeitslicht 116 umfasst hier beispielhaft Lichtstrahlen S1, S2, welche die Abbildung des Objektpunkts O auf die Feldebene 106 beschreiben. Die Darstellung ist rein schematisch, so dass zwischen der Objektebene 102 und der Pupillenebene 104 sowie zwischen der Pupillenebene 104 und der Feldebene 106 eine Vielzahl optischer Elemente, beispielsweise Spiegel, Linsen, optische Gitter oder dergleichen angeordnet sein können. Die optischen Elemente können die Spiegel M1 bis M6 umfassen.
Beispielhaft ist in der 2 ein Spiegel 124 zwischen der Pupillenebene 104 und der Feldebene 106 gezeigt, auf welchen nachfolgend noch näher Bezug genommen wird. Der Spiegel 124 kann dem Spiegel M6 entsprechen.
Die NA-Blende 110 hat die Aufgabe, das Arbeitslicht 116 in einer radialen Richtung R bezogen auf den Strahlengang 114 von außen nach innen zu beschneiden und begrenzt dadurch einen maximalen hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θmax eines mit Licht gefüllten Winkelraums W, der dem Feldpunkt F zugeordnet ist.
Der Öffnungswinkel θmax gibt wiederum die numerische Apertur des optischen Systems 100 vor. Bei einer großen numerischen Apertur ist der Öffnungswinkel θmax sehr groß und der Winkelraum W weist dementsprechend eine flache kegelförmige Geometrie auf. Bei einer kleinen numerischen Apertur ist der Öffnungswinkel θmax sehr klein und der Winkelraum W weist dementsprechend eine spitze kegelförmige Geometrie auf.
Dem Feldpunkt F ist eine Austrittspupille AP zugeordnet. Bei der Austrittspupille AP handelt sich um eine bildseitige Abbildung der NA-Blende 110 und der Obskurationsblende 112. Weiterhin ist in der 2 für den Objektpunkt O eine Eintrittspupille EP gezeigt. Bei der Eintrittspupille EP handelt es sich um eine objektseitige Abbildung der NA-Blende 110 und der Obskurationsblende 112. Jedem Feldpunkt F ist eine Austrittspupille AP zugeordnet. Jedem Objektpunkt O ist eine Eintrittspupille EP zugeordnet.
Die Obskurationsblende 112 hat die Aufgabe, eine Obskuration 126 im Strahlengang 114 zu verdecken. Dazu schneidet sie in der Richtung R betrachtet einen - bezogen auf den Strahlengang 114 radial inneren - Teil des Arbeitslichts 116 heraus. Bei der Obskuration 126 kann es sich beispielsweise um einen Durchbruch in dem Spiegel 124 handeln, so dass ein dem Feldpunkt F an sich zugeordneter Lichtstrahl S3 nicht zu diesem gelangt, also ein Schatten entsteht.
Die Obskurationsblende 112 ist derart groß gewählt und angeordnet, dass der von der Obskuration 126 erzeugte Schatten in der Austrittspupille AP für jeden Feldpunkt F hinter dem Schatten der Obskurationsblende 112 liegt. Mit anderen Worten verhält sich die Obskuration 126 damit feldkonstant. Der Schatten der Obskurationsblende 112 überdeckt den Schatten der Obskuration 126 vollständig.
Die Austrittspupille AP spannt über dem Feldpunkt F den mit Licht gefüllten Winkelraum W auf. Der Winkelraum W wird begrenzt durch Rand(licht)strahlen S4, S5. Diese fallen jeweils unter dem hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θmax auf den Feldpunkt F. Der Öffnungswinkel θmax wird gemessen zwischen einem jeweiligen Lichtstrahl S4, S5 und einem Zentral(licht)strahl S6 auf den Feldpunkt F. Der Lichtstrahl S6 schneidet einen Mittelpunkt M der Austrittspupille AP. Der Lichtstrahl S6 kann auch in der Obskuration 126 liegen, sprich, stets dunkel sein. Gleichwohl dient er vorliegend als (gedachte) Referenz.
Wie in der 3 gezeigt, lässt sich jeder Punkt P in der Austrittspupille AP mit Hilfe eines Richtungsvektors V beschreiben. Der Richtungsvektor V weist einen Öffnungswinkel θ zu dem Lichtstrahl S6 auf. Weiter weist der Richtungsvektor V einen Umfangswinkel φ in Umfangsrichtung um den Mittelpunkt M auf. Grundsätzlich gilt, dass jedem Lichtstrahl in der Austrittspupille AP - beschrieben durch die Winkel θ, φ - ein Ort in der Pupillenebene 104 zugeordnet ist. Mit anderen Worten sieht also jeder Feldpunkt F der Feldebene 106 alle Lichtpunkte in der Pupillenebene 104. Dies gilt auch umgekehrt: Dem Licht in einem Winkelraum über der Pupillenebene 104 ist ein Ort in der Feldebene 106 zugeordnet. Die Austrittspupille AP ist somit feldkonstant. Das auf die Feldebene 106 einfallende Licht ist für jeden Feldpunkt F konstant.
Sowohl für die NA-Blende 110 als auch für die Obskurationsblende 112 gelten enge Form- und Positionstoleranzen. Häufig werden die Blenden 110, 112 als dünne Platten ausgelegt. Beispielsweise können metallische Bleche eingesetzt werden. Bei der NA-Blende 110 weist das Blech dann die durch die lichtbestimmende Kante 120 definierte Blendenöffnung 118 auf. Bei der Obskurationsblende 112 weist das Blech einen äußeren Rand in Form der lichtbestimmenden Kante 122 auf. Die NA-Blende 110 und die Obskurationsblende 112 werden nachfolgend auch allgemein als „Blenden“ bezeichnet.
Ein für die Abbildungswirkung wichtiger Aspekt ist die Größe des lichtdurchlässigen Bereichs. Diese Größe wird mit Hilfe der Blenden 110, 112 definiert. Bereits kleine Abweichungen können dadurch, dass Beugungslicht ungewollt blockiert oder zusätzlich durchgelassen wird, zu spürbaren Kontraständerungen führen. Bei EUV-Systemen verschärft sich dieser Effekt noch durch lokalisiert leuchtende Lichtpunkte („Sternenhimmel“) aufgrund fehlender Möglichkeit zur Lichtmischung.
Zu den Spezifika aktueller EUV-Systeme gehört es nämlich, dass das Mischvermögen der Beleuchtungsoptik 4 in dem Winkelraum gering ist, so dass typischerweise in der Pupillenebene 104 einzelne helle Beleuchtungsflecken im ansonsten dunklen Gebiet liegen (Engl.: Illumination Spots). Zuweilen vergleicht man eine solche Intensitätsverteilung veranschaulichend mit einem Sternenhimmel. Gegenüber einer aus dem DUV bekannten geglätteten, gleichmäßigen Lichtverteilung im Winkelraum hat eine derartige Lichtverteilung die Eigenschaft, dass bereits eine kleine Änderung im durchgelassenen Winkelbereich spürbaren Intensitätseinfluss hinterlässt, weil die Energie stärker konzentriert ist.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines optischen Systems 200. Das optische System 200 ist Teil einer wie zuvor erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1. Das optische System 200 kann insbesondere eine wie zuvor erläuterte Projektionsoptik 10 oder Teil einer derartigen Projektionsoptik 10 sein.
Das optische System 200 unterscheidet sich von dem optischen System 100 im Wesentlichen dadurch, dass das optische System 200 keine Obskurationsblende 112 aufweist. Grundsätzlich kann jedoch auch das optische System 200 eine Obskurationsblende 112 umfassen.
Das optische System 200 umfasst eine Objektebene 202, eine Pupillenebene 204, eine Bild- oder Zwischenbildebene 206 und eine Feldebene 208. Zwischen der Zwischenbildebene 206 und der Feldebene 208 kann eine weitere Pupillenebene 204 vorgesehen sein, die jedoch in der 4 nicht gezeigt ist.
In der Objektebene 202 ist ein Objektfeld oder Nutzfeld 210 mit einer Vielzahl an Objektpunkten O vorgesehen, von denen in der 4 jedoch nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Objektpunkte O werden mit Hilfe der Pupillenebene 204 beziehungsweise mit Hilfe der Pupillenebenen 204 auf Feldpunkte F1 in der Feldebene 208 und auf Feldpunkte F2 in der Zwischenbildebene 206 abgebildet.
In der Objektebene 202 ist ein nicht gezeigtes Objekt positioniert. Bei dem Objekt kann es sich um das Retikel 7 handeln. An oder auf dem Objekt beziehungsweise an oder auf dem Retikel 7 ist das Nutzfeld 210 vorgesehen. In der Feldebene 208 ist beispielsweise der zu belichtende Wafer 13 angeordnet. Grundsätzlich kann es sich auch bei der Feldebene 208 um eine Bild- oder Zwischenbildebene handeln.
Anstelle der Objektebene 202 kann auch eine Feldebene vorgesehen sein, wobei Bilder in dieser auf die Feldebene 208 und auf die Zwischenbildebene 206 abgebildet werden. Die Pupillenebene 204 ist bevorzugt zwischen der Objektebene 202 und der Feldebene 208 vorgesehen. Somit ist die Pupillenebene 204 weder objektseitig noch bildseitig angeordnet.
In der Pupillenebene 204 sind ein oder mehrere Blenden angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist eine Blende für die numerische Apertur 212 (NA-Blende) vorgesehen. Ferner kann auch noch eine nicht gezeigte Obskurationsblende vorgesehen sein. Die Blende für die numerische Apertur 212 kann auch als numerische Aperturblende bezeichnet werden.
Die NA-Blende 212 umfasst eine Blendenöffnung 214, die von einer lichtbestimmenden Kante 216 definiert ist. Die lichtbestimmende Kante 216 kann umlaufend sein. Die Blendenöffnung 214 kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Die NA-Blende 212 kann mehrteilig sein, so dass die Geometrie der Blendenöffnung 214 verstellbar ist.
Die NA-Blende 212 definiert zusammen mit den Ebenen 202, 204, 206, 208 einen Strahlengang 218, dem Arbeitslicht 220 durch das optische System 200 folgt. Das Arbeitslicht 220 kann die Beleuchtungsstrahlung 16 sein. Anstelle oder zusätzlich zu der NA-Blende 212 könnten auch eine Streulicht- und/oder Falschlichtblende (nicht gezeigt) in der Pupillenebene 204 oder an anderen Positionen, speziell in der Zwischenbildebene 206, vorgesehen sein, wie nachfolgend noch mit Bezug auf die Zwischenbildebene 206 erläutert wird.
Das Arbeitslicht 220 umfasst hier beispielhaft Lichtstrahlen S10, S20, welche die Abbildung der Objektpunkte O auf die Zwischenbildebene 206 und auf die Feldebene 208 beschreiben. Die Darstellung ist rein schematisch, so dass zwischen der Objektebene 202 und der Pupillenebene 204, zwischen der Pupillenebene 204 und der Zwischenbildebene 206 sowie zwischen der Zwischenbildebene 206 und der Feldebene 208 eine Vielzahl optischer Elemente, beispielsweise Spiegel, Linsen, optische Gitter und/oder dergleichen angeordnet sein können. Die optischen Elemente können beispielsweise die Spiegel M1 bis M6 umfassen.
Die NA-Blende 212 hat die Aufgabe, das Arbeitslicht 220 in einer radialen Richtung R bezogen auf den Strahlengang 218 von außen nach innen zu beschneiden und begrenzt dadurch einen maximalen hälftigen bildseitigen Öffnungswinkel θmax eines mit Licht gefüllten Winkelraums W1, der dem Feldpunkt F1 zugeordnet ist. Der Öffnungswinkel θmax gibt, wie zuvor mit Bezug auf die NA-Blende 110 bereits erläutert, wiederum die numerische Apertur des optischen Systems 200 vor.
Dem Feldpunkt F1 ist eine Austrittspupille AP1 zugeordnet. Bei der Austrittspupille AP 1 handelt sich um eine bildseitige Abbildung der NA-Blende 212. Weiterhin ist in der 4 für den Objektpunkt O eine Eintrittspupille EP1 gezeigt. Bei der Eintrittspupille EP1 handelt es sich um eine objektseitige Abbildung der NA-Blende 212. Jedem Feldpunkt F1 ist eine Austrittspupille AP1 zugeordnet. Jedem Objektpunkt O ist eine Eintrittspupille EP1 zugeordnet.
Die Austrittspupille AP1 spannt über dem Feldpunkt F1 den mit Licht gefüllten Winkelraum W1 auf. Der Winkelraum W1 wird begrenzt durch Rand(licht)strahlen S30, S40. Diese fallen jeweils unter dem hälftigen bildseitigen maximalen Öffnungswinkel θmax auf den Feldpunkt F1. Der maximale Öffnungswinkel θmax wird gemessen zwischen dem jeweiligen Lichtstrahl S30, S40 und einem Zentral(licht)strahl S50 auf den Feldpunkt F1. Der Lichtstrahl S50 schneidet einen Mittelpunkt M der Austrittspupille AP1.
Dem Feldpunkt F2 ist eine Zwischenbildpupille AP2 zugeordnet, die einen Winkelraum W2 aufspannt. Der Eintrittspupille EP1 ist ebenfalls ein derartiger Winkelraum W3 zugeordnet.
Wie in der 5 gezeigt und wie schon mit Bezug auf die 3 erläutert, lässt sich jeder Punkt P der Austrittspupille AP1 mit Hilfe eines Richtungsvektors V beschreiben. Der Richtungsvektor V weist einen Öffnungswinkel θ zu dem Lichtstrahl S50 auf. Weiter weist der Richtungsvektor V einen Umfangswinkel φ in Umfangsrichtung um den Mittelpunkt M auf.
Wie zuvor erwähnt, handelt es sich bei der Eintrittspupille EP1 um die objektseitige Abbildung der NA-Blende 212. Die Eintrittspupille EP1 kann auch als Nutzapertur bezeichnet werden oder mit dieser gleichgesetzt werden. An dem in der Objektebene 202 positionierten Retikel 7 wird im Betrieb des optischen Systems 200 Licht auch in höhere Winkel als die Nutzapertur gebeugt.
Das heißt, das Licht wird in einem höheren Winkel als der durch die NA-Blende 212 definierte maximale Öffnungswinkel θmax gebeugt. Dies ist in der 4 anhand eines Lichtstrahls S60 gezeigt. Dies kann zum einen an regulär abgebildeten Strukturen des Retikels 7 in höheren Beugungsordnungen und zum anderen an Hilfsstrukturen wie den sogenannten SRAFs (Engl.: Sub Resolution Assist Features) geschehen.
Diese SRAFs sollen Licht so umverteilen, dass Nutzstrukturen ohne Verdünnung an den Enden oder anderen Fehlern abgebildet werden. Allerdings sollen diese selbst im Bild, das heißt, in der Feldebene 208 unsichtbar sein. Deshalb werden diese so klein gewählt, dass alle abbildungsfähigen Beugungsordnungen außerhalb der Eintrittspupille EP1 beziehungsweise außerhalb der Nutzapertur liegen und ideal an der NA-Blende 212 geblockt werden. Mit anderen Worten werden Lichtstrahlen, die einen größeren Öffnungswinkel θ als der durch die NA-Blende 212 bestimmte maximale Öffnungswinkel θmax aufweisen, an der NA-Blende 212 geblockt.
Konstruktiv ist es allerdings erforderlich, den Strahlengang 218 zumindest im Bereich des Retikels 7 mit einer Einhausung 222 zu versehen. Die Einhausung 222 dient der Aufrechterhaltung des Vakuums und dem Fernhalten von Kontaminationen. An dieser Einhausung 222 kann es jedoch zu Reflexionen im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence) kommen.
Diese Reflexion ändert den Strahlwinkel für ausgewählte Winkelbereich so, dass nach der Reflexion das Licht wieder in der Eintrittspupille EP1 oder in der Nutzapertur liegt. Allerdings scheint das Licht nun von einem virtuellen Objektpunkt OV außerhalb des Nutzfelds 210 zu kommen. Dem virtuellen Objektpunkt OV ist eine virtuelle Eintrittspupille EP2 zugeordnet, die einen Winkelraum W4 aufspannt.
In der 4 ist der Lichtstrahl S60 nach der Reflexion an der Einhausung 222 mit dem Bezugszeichen S60' versehen. Eine Verlängerung des Lichtstrahls S60' in Richtung der Objektebene 202 führt zu dem virtuellen Objektpunkt OV. Eine Verlängerung des Lichtstrahls S60 über die Einhausung 222 hinaus ist mit dem Bezugszeichen S60" versehen.
Die NA-Blende 212 kann nun das Falschlicht in Form des reflektierten Lichtstrahl S60' nicht mehr abfangen, da der Öffnungswinkel θ nach der Reflexion an der Einhausung 222 zu „stimmen“ scheint. Das heißt der Öffnungswinkel θ ist kleiner als der durch die NA-Blende 212 definierte maximale Öffnungswinkel θmax. Somit dringt durch die NA-Blende 212 nicht nur Licht L1 von den Objektpunkten O des Nutzfelds 210, sondern auch Licht L2 von virtuellen Objektpunkten OV außerhalb des Nutzfelds 210. Das Licht L2 kann auch als Überaperturlicht oder Falschlicht bezeichnet werden.
Es gilt nun zu verhindern, dass das Falschlicht L2 zu der Feldebene 208 gelangt. Das Falschlicht L2 trägt keine nützliche Abbildungsinformation bei und würde in der Feldebene 208 nur zu einem kontrastmindernden Untergrund führen. Daher ist das Falschlicht L2 vor der Feldebene 208 herauszufiltern. Hierzu werden die Objektpunkte O als Feldpunkte F2 und die virtuellen Objektpunkte OV als Feldpunkte F3 in der Zwischenbildebene 206 abgebildet. Dem Feldpunkt F3 ist eine Zwischenbildpupille AP3 zugeordnet, die einen Winkelraum W5 aufspannt.
In der Zwischenbildebene 206 ist nun eine Blende 224, insbesondere eine Falschlichtblende oder Streulichtblende, angeordnet, die das Falschlicht L2 aus dem Strahlengang 218 herausfiltert. Mit anderen Worten werden die virtuellen Objektpunkte OV als Feldpunkte F3 auf der Blende 224 abgebildet. Das Falschlicht L2 kann somit nicht mehr zu der Feldebene 208 gelangen. Die Blende 224 umfasst eine Blendenöffnung 226, die von einer lichtbestimmenden Kante 228 definiert ist. Die Blende 224 wird nachfolgend auch als Falschlichtblende bezeichnet. Auch das optische System 100 kann eine derartige Blende 224 aufweisen.
Die Blenden 110, 112, 212, 224 des jeweiligen optischen Systems 100, 200 dienen als Apertur- sowie Obskurationsblenden der Formung der Austrittspupille AP, AP1 und als Falschlichtblenden dem Entfernen unerwünschten Lichts aus dem Bild oder von Orten, an denen es zu störender Erwärmung führen kann. Die Geometrie der Blenden 110, 112, 212, 224 hat einen erheblichen Einfluss auf die Abbildungsqualität.
In einem wie zuvor erwähnten optischen System 100, 200 werden NA-Blenden 110, 212 und in obskurierten optischen Systemen 100 Obskurationsblenden 112 in einer pupillennahen Position angebracht. Dabei wird im Designprozess eine Korrektur derart vorgenommen, dass eine Fourierbeziehung zu der jeweiligen Feldebene 106, 208 weitgehend gültig ist. Orte im Bild entsprechen dort Winkeln und umgekehrt. Dank dieser Korrektur sehen aller Feldpunkte F, F1 nahezu denselben Winkelraum bei der Abbildung.
Eine wie zuvor erläuterte Beleuchtungsoptik 4 arbeitet zumeist mit facettierten Spiegeln oder anderen Komponenten, die eine Pupillenfacettierung bewirken, wie etwa Mischstäbe oder Wabenkondensatoren. Die resultierende diskontinuierliche Lichtverteilung in der Austrittspupille AP, AP1 führt zu einer hohen Sensitivität auf den Pupillenbeschnitt durch die jeweilige Blende 110, 112, 212, weil die Energie im Winkelraum stärker lokalisiert ist und es einen Unterschied ergibt, ob beispielsweise ein EUV-„Stern“ (Engl.: Illumination Spot) abgeschnitten wird oder durchgelassen und ob das Licht entsprechend interferierend zur Abbildung beiträgt.
Konkret hängen Eigenschaften wie beispielsweise die Strukturgrößentreue der Abbildung oder die Lagegenauigkeit von dieser Pupillenwirkung ab. In der Regel werden Strukturen auf dem Retikel 7 als lithographischer Vorlage auf systematische Abbildungsabweichungen in der Strukturgröße korrigiert. Dies erfolgt allerdings wegen des erheblichen Aufwands in feldkonstanter Weise.
Ist nun ein solches Retikel 7 derart ausgelegt, wird das optische System 100, 200 unter Standardbedingungen am richtigen Bildort Strukturen der korrekten Größe und Form ausbilden. Ändern jedoch die NA-Blende 110, 212 und/oder die Obskurationsblende 112 ihre Form, so ändert sich zum einen die Lichtmenge. Dies wäre, sofern es gemessen würde, noch über eine Dosisanpassung kompensierbar, da ja die Blenden 110, 112, 212 und auch ihre Formvariation feldkonstant wirken.
Jedoch werden in der Regel die Verhältnisse zwischen nullter und höheren Beugungsordnungen strukturabhängig verändert. Vergrößert sich beispielsweisen die NA-Blende 110, 212, so kann ein Teil der ersten Beugungsordnung einer ersten feinen Struktur, die in große Winkel beugt, diese nicht mehr passieren. Das äquivalente Beugungslicht einer nur wenig gröberen zweiten Struktur sieht jedoch diese Änderung nicht mehr oder in verringertem Maße.
In der Folge wird sich die Größe der ersten Struktur im Bild beispielsweise vermindern, während jene der zweiten Struktur unverändert bleibt. Eine solche relative Größenänderung lässt sich mit herkömmlichen Mitteln im System schwer oder gar nicht ausgleichen und mindert daher die Abbildungsqualität.
Nun zurückkehrend zu der Blende 224. Die Blende 224 soll verhindern, dass unerwünschtes Falschlicht L2 ins Bild gelangt oder auf Komponenten trifft und diese nach Absorption erwärmt. Wie zuvor erwähnt, kann das Falschlicht L2 dadurch entstehen, dass Überaperturlicht an der Einhausung 222 reflektiert wird. Ohne diese Reflexion würde es an der NA-Blende 212 abgefangen, doch kann die Reflexion dazu führen, dass der neue Strahlwinkel in der Eintrittspupille EP1 beziehungsweise in der Nutzapertur liegt und eine virtuelle Quelle außerhalb des Nutzfelds 210 entsteht.
Auch durch eine Streuung an optischen Komponenten, beispielsweise aufgrund deren Rauheit oder Körnigkeit im Volumenmaterial von Linsen entsteht Streulicht, welches sich auf falschen Pfaden ausbreitet und keine nützliche Abbildung bewirkt. Zur Falschlichtreduktion werden daher in Zwischenbildnähe Begrenzungen in Form der Blende 224 eingeführt.
Ändert die Blende 224 ihre Geometrie oder Größe, so variiert beispielsweise die Restmenge des Falschlichts L2, die in das Bild gelangt. Das Falschlicht L2 weist typischerweise eine inhomogene Intensitätsverteilung im Bildraum auf, so dass auch die Variation feldvariabel erfolgen wird. Für langwellige Variationen dieser Intensität können Kompensatoren vorgesehen sein. Hochfrequente Verläufe jedoch können nicht angegriffen werden, so dass zumindest Restbeiträge verbleiben. Sie bewirken eine ortsabhängige Variation der Strukturgrößen zur gleichen Maskenvorlage im Bild.
Die Blenden 110, 112, 212, 224 werden üblich als dünne Metallteile, insbesondere als Bleche, mit definierter Form gefertigt. Weil die Formgenauigkeit wichtig ist, kosten sie deutlich mehr, als der Materialeinsatz vermuten lässt. Fangen die Blenden 110, 112, 212, 224 nun aufgabengemäß Licht L1, L2 ab, so werden sie wenigstens einen Teil davon absorbieren und sich dadurch erwärmen.
Während NA-Blenden 110, 212 und Falschlichtblenden 224 zumeist am Rand des optischen Strahlenganges stehen und folglich über Material großen Querschnitts thermal an die Außenwelt angebunden werden können, ist die Situation für eine mitten in dem Strahlengang 114 stehende Obskurationsblende 112 schwieriger.
Eine derartige Obskurationsblende 112 kann mit Hilfe von schneidenförmigen Halterungen oder Drähten in Position gehalten werden. Diese Halterungen, beispielsweise in Form der zuvor erwähnten Drähte, blockiert Nutzlicht und werden deshalb so dünn wie möglich ausgeführt. Weil die Wärmeleitung zum Materialquerschnitt proportional ist, wirkt die Kühlung der Obskurationsblende 112 über diese Anbindung schwach.
Speziell im Vakuum im Falle von optischen Systemen 100, 200 im EUV-Bereich ist auch die Gaskühlung gering. Die Strahlungskühlung trägt gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz erst bei höheren Temperaturen zur Wärmeabfuhr bei. Wird beispielsweise davon ausgegangen, dass eine Größenordnung von etwa 1 W absorbierte Leistung auftreten kann, so kann sich die Obskurationsblende 112 im statischen Zustand durchaus um mehrere 10 K erwärmen.
Metallische Wärmeausdehnungskoeffizienten liegen in einer Größenordnung von relativ 1E-5/K. Die Ausdehnung der Obskurationsblende 112 liegt in der Größenordnung von 10 mm. Somit sind Formänderungen in der Größenordnung von Mikrometern oder umgerechnet auf Pupillenkoordinaten in der Größenordnung von 0,01 mσ bis 0,1 mσ (1 σ = volle Pupille) zu erwarten.
Aufgrund der oben geschilderten diskontinuierlichen Lichtverteilung in der Austrittspupille AP, AP1 kann bereits ein solch scheinbar kleiner Wert spürbar die Abbildung beeinflussen und in einem Beispielfall bei Strukturbreiten in der Größenordnung von 10 nm eine Strukturgrößenänderung in der Größenordnung von 5 pm bewirken. Wird davon ausgegangen, dass die Strukturgrößen und damit deren Toleranzen perspektivisch sinken, während gleichzeitig die Bestrahlleistungen steigen, so erwächst hier ein merklicher Budgetbeitrag.
6 zeigt eine schematische Aufsicht einer Ausführungsform einer Blendenanordnung 300. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht der Blendenanordnung 300 gemäß der Schnittlinie VII-VII der 6. Nachfolgend wird auf die 6 und 7 gleichzeitig Bezug genommen.
Die Blendenanordnung 300 kann Teil eines der optischen Systeme 100, 200 sein. Die Blendenanordnung 300 umfasst eine Blende 302. Im vorliegenden Fall ist die Blende 302 eine wie zuvor erwähnte Obskurationsblende. Die nachfolgenden Ausführungen betreffend die Blende 302 sind entsprechend auch auf die Blenden 110, 112, 212, 224 anwendbar.
Die Blende 302 weist eine lichtbestimmende Kante 304 auf. Die lichtbestimmende Kante 304 weist vorliegend eine elliptische Geometrie auf. Die lichtbestimmende Kante 304 kann jedoch jede beliebige Geometrie aufweisen. Die lichtbestimmende Kante 304 kann umlaufend geschlossen sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Die Blende 302 umfasst mehrere Halterungen 306, 308, 310, 312 zum Positionieren der Blende 302 in dem Strahlengang 114, 218. Die Anzahl der Halterungen 306, 308, 310, 312 ist beliebig. Beispielsweise sind vier Halterungen 306, 308, 310, 312 vorgesehen. Die Halterungen 306, 308, 310, 312 sind schneidenförmig oder drahtförmig, so dass diese den Strahlengang 114, 218 möglichst wenig abschatten.
Die Blende 302 umfasst eine Vorderseite 314 und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite 316. Beispielsweise fällt die Beleuchtungsstrahlung 16 auf die Vorderseite 314. Die Beleuchtungsstrahlung 16 kann jedoch auch auf die Rückseite 316 einfallen. Die Ausrichtung der Blende 302 in dem Strahlengang 114, 218 ist grundsätzlich beliebig. Die Beleuchtungsstrahlung 16 bringt Wärme Q in die Blende 302 ein. Dadurch kann sich die Blende 302 ungleichmäßig erwärmen und auch wärmebedingt verformen.
An der Vorderseite 314 kann eine Beschichtung 318 vorgesehen sein, die beispielsweise geeignet ist, Infrarotstrahlung IR zu absorbieren, um so gezielt Wärme Q in die Blende 302 einzubringen. Die Beschichtung 318 ist optional. Die Beschichtung 318 kann auch an der Rückseite 316 oder sowohl an der Vorderseite 314 als auch an der Rückseite 316 vorgesehen sein.
Die Blende 302 ist plattenförmig. Beispielsweise ist die Blende 302 ein Metallblech. Die Blende 302 kann ein einstückiges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil sein. „Einstückig“ oder „einteilig“ heißt vorliegend, dass die Blende 302 ein einziges Bauteil oder eine einzige Komponente bildet und nicht aus mehreren Bauteilen oder Komponenten zusammengesetzt ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. „Materialeinstückig“ bedeutet vorliegend, dass die Blende 302 durchgehend aus demselben Material gefertigt ist.
Alternativ kann die Blende 302 jedoch auch aus mehreren plattenförmigen oder blechförmigen Elementen 320, 322 aufgebaut sein, die aufeinandergelegt und fest miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind die Elemente 320, 322 miteinander vernietet, verschraubt oder verklebt. Die Elemente 320, 322 sind beispielsweise aus unterschiedlichen Metalllegierungen gefertigt, so dass diese sich aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Metalllegierungen bei einem Eintrag von Wärme Q unterschiedlich stark ausdehnen. Hierdurch ist eine gezielte Verformung der Blende 302 möglich. Die Blende 302 ist dann eine Bimetallblende. Die Elemente 320, 322 können, wie in der 7 gezeigt, unterschiedliche Dicken oder identische Dicken (nicht gezeigt) aufweisen.
Die Blendenanordnung 300 beziehungsweise die Blende 302 umfasst weiterhin eine Heizeinrichtung 324. Die Heizeinrichtung 324 weist beispielsweise einen Heizstrahler 326 auf, der Infrarotstrahlung IR emittiert, die beispielsweise auf die Vorderseite 314, insbesondere auf die Beschichtung 318, auftrifft, um gezielt Wärme Q in die Blende 302 einzubringen.
Ferner kann die Heizeinrichtung 324 eine Heizstruktur 328 umfassen, die direkt an der Blende 302 vorgesehen ist. Die Heizstruktur 328 kann direkt an der Blende 302 vorgesehen sein. Die Heizstruktur 328 kann eine Widerstandsheizung sein. Eine Stromversorgung der Heizstruktur 328 kann beispielsweise über die Halterungen 306, 308, 310, 312 verwirklicht werden. Die Heizstruktur 328 ist optional. Die Heizstruktur 328 kann zusätzlich zu dem Heizstrahler 326 oder alternativ zu dem Heizstrahler 326 vorgesehen sein.
Mit Hilfe der Heizeinrichtung 324 ist es möglich, in unterschiedliche Bereiche 330, 332 der Blende 302 unterschiedlich viel Wärme Q einzubringen. Weiterhin weist die Blende 302 beispielsweise zumindest einen Temperatursensor 334 und zumindest eine Photozelle oder ein Photoelement 336 auf. Es können beliebig viele Temperatursensoren 334 und beliebig viele Photoelemente 336 vorgesehen sein. Ferner kann auch eine Infrarotkamera 338 vorgesehen sein.
Mit Hilfe einer Steuer- und Regeleinrichtung 340 können Sensorsignale oder Messsignale des Temperatursensors 334, des Photoelements 336 und/oder der Infrarotkamera 338 ausgewertet und die Heizeinrichtung 324 in geeigneter Art und Weise angesteuert werden.
Mit Hilfe des gezielten Einbringens von Wärme Q mittels der Heizeinrichtung 324 in die Blende 302 ist es möglich, die Blende 302 von einer Ausgangsform oder Ausgangsgeometrie Z1 in eine Designform oder Designgeometrie Z2 zu verformen. Die Ausgangsgeometrie Z1 und die Designgeometrie Z2 unterscheiden sich hinsichtlich der Form oder Geometrie der lichtbestimmenden Kante 304 voneinander. Dabei ist die lichtbestimmende Kante in der Designgeometrie Z2 in der 6 mit dem Bezugszeichen 304' versehen. Die lichtbestimmende Kante 304' kann in der Designgeometrie Z2 jede beliebige dreidimensionale Form annehmen.
Wie zuvor erwähnt, absorbiert die Blende 302 zumindest einen Teil der Beleuchtungsstrahlung 16. Bereits hierdurch wird Wärme Q in die Blende 302 eingebracht. Mit Hilfe der Heizeinrichtung 324 kann für die Blende 302, insbesondere zumindest für die Obskurationsblende 112, optional aber auch für die NA-Blende 110, 212 oder die Falschlichtblende 224, eine Heizung implementiert werden, welche Wechsel in der absorbierten Nutzleistung und damit Temperaturschwankungen ausgleichen kann.
Strukturgrößenvariationen sowie Telezentriefehler aufgrund schwankender Blendenform oder Blendengeometrie können hierdurch im Wesentlichen eliminiert werden. Daraus resultiert ein stabiles Abbildungsverhalten. Die Blende 302 wird dabei so geformt, dass sie gerade bei dieser maximalen absorbierten Leistung unter Berücksichtigung der dabei auftretenden Wärmeausdehnung die Designgeometrie Z2 annimmt.
Darüber hinaus ist es aber auch möglich, mit Hilfe des gezielten Eintrags der Wärme Q in die Blende 302 gezielt Einfluss auf Strukturgrößen oder -lagen zu nehmen, indem die Blendentemperatur als Manipulator genutzt und mittels der Heizeinrichtung 324 eine Größe der Blende 302 an die gegebene Abbildungssituation angepasst wird. Bei der Auslegung der Blende 302 als Bimetallelement oder Bimetallblende kann eine stärkere, potenziell nützliche Formänderung oder Geometrieänderung der Blende 302 gezielt induziert werden.
Die Heizung der Blende 302 selbst kann über gezieltes Einstrahlen etwa mit Infrarotstrahlung IR erfolgen, wobei sich ein bestrahlter Bereich 330, 332 im Idealfall auf eine Blendenfläche beschränkt und dort die Beschichtung 318 aufgebracht sein kann, welche ein hohes Absorptionsvermögen bei der gewählten Heizwellenlänge aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine elektrische Widerstandsheizung in Form der Heizstruktur 328 umgesetzt werden. Dazu wird der elektrische Widerstand der Blende 302 hoch gewählt, indem die Heizstruktur 328 beispielsweise mittels eines Isolators gegenüber den übrigen Metallkörper der Blende 302 isoliert wird und nur die Heizstruktur 328 elektrisch angebunden wird. Die Stromzufuhr erfolgt dabei, wie zuvor erwähnt, über die Halterungen 306, 308, 310, 312.
Das Heizen der Blende 302 kann weitgehend homogen erfolgen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Blende 302 lokal variabel zu heizen. Beispielsweise können nur die Bereiche 330, 332 oder einer der Bereiche 330, 332 geheizt werden. So beugen horizontal orientierte Strukturen nach oben und unten, während vertikale Linien nach links und rechts beugen. Entsprechend resultiert eine thermische Belastung der Blende 302 nach der Absorption von Überaperturlicht solcher Strukturen in einem oberen/unteren oder seitlichen Teilbereich der Blende 302, während der jeweils komplementäre Bereich kein oder zumindest deutlich weniger Licht absorbiert.
In der Folge bildet sich eine inhomogene Temperaturverteilung auf der Blende 302 heraus, welche ohne Gegenmaßnahme zu einer ungleichmäßigen Formänderung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Blendenmaterials führen kann. Während die Zurücknahme einer homogenen Vorheizleistung zwar die mittlere Temperatur der Blende 302 in den Sollbereich führt, kann diese homogene Heizleistung jedoch keinen Ausgleich für diese örtlichen Variationen bereitstellen. Mit Hilfe einer lokal variablen Vorheizleistung wird gerade diese Möglichkeit geschaffen.
In den geschilderten Fällen würde bei Beugung an horizontalen Strukturen zwar die Vorheizleistung aus den oberen und unteren Blendenbereichen entfernt oder angepasst an die aus dem Überaperturlicht absorbierte Leistung reduziert, jedoch in den seitlichen Gebieten beibehalten. In Summe bleibt ein Temperaturfeld der Blende 302 weitgehend unverändert. Keine Blendenformänderung beeinträchtigt das Abbildungsverhalten des optischen Systems 100, 200. Völlig analog reagiert das optische System 100, 200 auf Beugung an vertikal orientierten Strukturen durch Zurücknahme der gesondert zugeführten Heizleistung in den seitlichen Arealen unter Beibehaltung der Heizleistung oben und unten.
Während des Betriebs des optischen Systems 100, 200 kann weitgehend bekannt sein, welche Beugungsverteilung an dem Retikel 7 erzeugt wird. Auch wenn die Retikelstrukturen proprietär gehandhabt werden, lässt sich etwa anhand der Nutzung von x- oder y-Dipolstrukturen relativ verlässlich auf die Schwerpunkte im Beugungslicht schließen, weil die Beleuchtungen sorgfältig an die aktuellen Retikelstrukturen angepasst werden (Engl.: Source Mask Optimization, SMO). Zugleich treten aber auch Situationen auf, etwa mit gemischten Strukturen auf dem Retikel 7, bei der keine ausreichend genaue Vorhersage der Beugungswinkelverteilung möglich ist, auf die ein lokales Heizen fußen kann.
Für solche Situationen können, wie zuvor erwähnt, Temperatursensoren 334 in die Blende 302 integriert werden. Speziell bei einer Auslegung mit elektrischer Widerstandsheizung kann die Heizstruktur 328 auch anhand ihres temperaturabhängigen Widerstands als Temperatursensor genutzt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Brückenschaltungen umgesetzt werden.
Alternativ oder ergänzend ist es aber auch bei besonders hohen Genauigkeitsanforderungen möglich, die Blende 302 oder Bereiche davon mit der Infrarotkamera 338 zu beobachten und aus diesem Signal auf die optimale örtliche Vorheizleistung zu schließen. Weiterhin können mit Blick auf die ankommende Beleuchtungsstrahlung 16 auf der Blende 302 selbst Photoelemente 336 angeordnet werden, welche direkt die Intensität der auftreffenden Beleuchtungsstrahlung 16 vermessen.
Für den Fall, dass die Blende 302 eine Obskurationsblende ist, kann zwecks der Vermeidung vieler Strukturen in dem Strahlengang 114, 218 das Messsignal über Funk ausgelesen werden, oder die Signalleitung erfolgt über mindesten eine der Halterungen 306, 308, 310, 312. Benötigt das Photoelement 336 eine Energieversorgung, so kann diese berührungslos induktiv, durch Bestrahlung mit Licht auf eine Photovoltaikstruktur oder bevorzugt wiederum über mindestens eine der Halterungen 306, 308, 310, 312 erfolgen.
Wird die Temperaturverteilung auf pupillennahen optischen Elementen gemessen, so erlauben die Messergebnisse einen Rückschluss auf die lokal im Pupillenbereich absorbierte Nutzlichtleistung und damit auch über deren örtliche Verteilung. Auch solche Informationen können genutzt werden, um eine möglichst präzise Steuerung oder Regelung der lokal variablen Heizleistung auf der Blende 302 zu realisieren. Steht die Blende 302 feldnah oder intermediär, sind entsprechend Informationen vergleichbar im Strahlengang stehender optischer Elemente nützlich.
Wenn die Blende 302 als Manipulator ausgelegt wird, kann sie bevorzugt in den allgemeinen Korrekturablauf eingebunden werden. Dazu werden in einem ersten Schritt Sensitivitäten ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt anhand optischer Simulationen, welche ausgehend von der aufgenommenen Leistung und der thermischen Anbindung eine Temperaturänderung berechnen. Darauf basierend wird eine Formänderung, aus dieser eine Wirkung in der Austrittspupille AP, AP1 oder/und einen Feldintensitätsverlauf und daraus wiederum gegebenenfalls struktur- und beleuchtungsabhängig Strukturgrößenänderungen berechnet.
Im Betrieb des optischen Systems 100, 200 können nun Informationen zur aktuellen Strukturgrößenabweichung von einem Sollwert gewonnen werden. Dies kann durch zeitnahe Vermessung einer kurz vorher gefertigten Halbleiterstruktur geschehen. Alternativ können Wellenfrontmessungen genutzt werden, um ausgehend von hierfür bestimmten Sensitivitäten, etwa basierend auf einer Zernike-Beschreibung, Strukturgrößenwirkungen zu ermitteln, die es zu kompensieren gilt.
Gemeinsam mit den Sensitivitäten herkömmlicher Manipulatoren, beispielsweise verschiebbarer, kippbarer oder/und deformierbarer optischer Elemente werden nun die Thermalsensitivitäten der Blende 302 in der Optimierung berücksichtigt und es wird ein Manipulatorverfahrwegerezept bestimmt, welches eine hinsichtlich einer vorgegebenen Zielfunktion bevorzugte Manipulation der unterschiedlichen Mittel vorschlägt, zu denen dann auch eine Temperaturänderung der Blende 302 gehört. Dieses Manipulatorverfahrwegerezept wird entsprechend umgesetzt.
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des optischen Systems 100, 200.
Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S100 die Blende 110, 112, 212, 224, 302 bereitgestellt. Dabei ist die Blende 110, 112, 212, 224, 302 zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Strahlengang 114, 218 des optischen Systems 100, 200 angeordnet, so dass der Strahlengang 114, 218 von der Blende 110, 112, 212, 224, 302 zumindest abschnittsweise abgeschattet wird.
In einem Schritt S200 wird mit Hilfe der Heizeinrichtung 324, beispielsweise mit Hilfe des Heizstrahlers 326 und/oder der Heizstruktur 328, Wärme Q in die Blende 110, 112, 212, 224, 302 eingebracht. In einem Schritt S300 verformt sich die Blende 110, 112, 212, 224, 302 durch das Einbringen der Wärme Q von der Ausgangsgeometrie Z1 in die Designgeometrie Z2. Das Verformen erfolgt aufgrund einer wärmebedingten Ausdehnung der Blende 110, 112, 212, 224, 302.
Insbesondere kann in dem Schritt S200 in unterschiedliche Bereiche 330, 332 der Blende 110, 112, 212, 224, 302 unterschiedlich viel Wärme Q eingebracht werden. Ferner kann in dem Schritt S200 ein vorbestimmtes Heizleistungsverhältnis der unterschiedlichen Bereiche 330, 332 eingestellt werden.
Außerdem kann in dem Schritt S200 basierend auf Messignalen des Temperatursensors 334, des Photoelements 336 und/oder der Infrarotkamera 338 und/oder auf Informationen betreffend eine Temperaturverteilung weiterer optischer Elemente, insbesondere Spiegel 124, M1 bis M6, die an vergleichbarer Position wie die Blende 110, 112, 212, 224, 302 in dem Strahlengang 114, 218 angeordnet sind, eine lokale Blendentemperaturverteilung der Blende 110, 112, 212, 224, 302 bestimmt und die Heizeinrichtung 324 derart angesteuert werden, dass eine gewünschte Soll-Blendentemperaturverteilung der Blende 110, 112, 212, 224, 302 erzielt wird.
Ferner kann in dem Schritt S200 mit Hilfe des Einbringens der Wärme Q eine Steuerung und/oder Regelung implementiert werden, die auch bei wechselnder Absorption von Beleuchtungsstrahlung 16 im Betrieb des optischen Systems 100, 200 eine Blendentemperatur der Blende 110, 112, 212, 224, 302 in einem Temperaturkorridor von 10 K, bevorzugt von 5 K, weiter bevorzugt von 2 K, hält. Hierzu kann die Steuer- und Regeleinrichtung 340 Anwendung finden. Unter einem „Temperaturkorridor“ ist vorliegend ein Toleranzfeld oder ein Toleranzbereich zu verstehen, in dem die Blendentemperatur gehalten wird.
In dem Schritt S200 kann die Blendentemperatur als Strukturgrößenmanipulator anhand vorherbestimmter Sensitivitäten in ein Optimierverfahren des optischen Systems 100, 200 eingebunden und zur Verringerung einer aktuell gefertigten Strukturgröße von einem Sollwert zeitabhängig angepasst werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: Beleuchtungsstrahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: erster Facettenspiegel
21: erste Facette
22: zweiter Facettenspiegel
23: zweite Facette
100: optisches System
102: Objektebene
104: Pupillenebene
106: Feldebene
108: Nutzfeld
110: Blende/NA-Blende
112: Blende/Obskurationsblende
114: Strahlengang
116: Arbeitslicht
118: Blendenöffnung
120: lichtbestimmende Kante
122: lichtbestimmende Kante
124: Spiegel
126: Obskuration
200: optisches System
202: Objektebene
204: Pupillenebene
206: Zwischenbildebene
208: Feldebene
210: Nutzfeld
212: Blende/NA-Blende
214: Blendenöffnung
216: lichtbestimmende Kante
218: Strahlengang
220: Arbeitslicht
222: Einhausung
224: Blende/Falschlichtblende
226: Blendenöffnung
228: lichtbestimmende Kante
300: Blendenanordnung
302: Blende/Obskurationsblende
304: lichtbestimmende Kante
304': lichtbestimmende Kante
306: Halterung
308: Halterung
310: Halterung
312: Halterung
314: Vorderseite
316: Rückseite
318: Beschichtung
320: Element
322: Element
324: Heizeinrichtung
326: Heizstrahler
328: Heizstruktur
330: Bereich
332: Bereich
334: Temperatursensor
336: Photoelement
338: Infrarotkamera
340: Steuer- und Regeleinrichtung
AP: Austrittspupille
AP 1: Austrittspupille
AP2: Zwischenbildpupille
AP3: Zwischenbildpupille
EP: Eintrittspupille
EP 1: Eintrittspupille
EP2: Eintrittspupille
F: Feldpunkt
F1: Feldpunkt
F2: Feldpunkt
F3: Feldpunkt
IR: Infrarotstrahlung
LR: Lichtrichtung
L1: Licht
L2: Falschlicht
M: Mittelpunkt
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
O: Objektpunkt
OV: virtueller Objektpunkt
P: Punkt
Q: Wärme
R: Richtung
S1: Lichtstrahl
S2: Lichtstrahl
S3: Lichtstrahl
S4: Lichtstrahl
S5: Lichtstrahl
S6: Lichtstrahl
S10: Lichtstrahl
S20: Lichtstrahl
S30: Lichtstrahl
S40: Lichtstrahl
S50: Lichtstrahl
S60: Lichtstrahl
S60': Lichtstrahl
S60": Lichtstrahl
S 100: Schritt
S200: Schritt
S300: Schritt
V: Richtungsvektor
W: Winkelraum
W1: Winkelraum
W2: Winkelraum
W3: Winkelraum
W4: Winkelraum
W5: Winkelraum
x: x-Richtung
y: y-Richtung
z: z-Richtung
Z 1: Ausgangsgeometrie
Z2: Designgeometrie
θ: Öffnungswinkel
θmax: Öffnungswinkel
φ: Umfangswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 2006/0132747 A1 [0065]
EP 1614008 B1 [0065]
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US 2018/0074303 A1 [0084]

Claims

Optisches System (100, 200) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), aufweisend eine Blende (110, 112, 212, 224, 302), insbesondere eine Obskurationsblende (112, 302), eine Blende für die numerische Apertur (110, 212) oder eine Falschlichtblende (224), die zumindest abschnittsweise in einem Strahlengang (114, 218) des optischen Systems (100, 200) angeordnet ist, um den Strahlengang (114, 218) zumindest abschnittsweise abzuschatten, und eine Heizeinrichtung (324) zum Einbringen von Wärme (Q) in die Blende (110, 112, 212, 224, 302), wobei die Blende (110, 112, 212, 224, 302) mit Hilfe des Einbringens der Wärme (Q) von einer Ausgangsgeometrie (Z1) in eine Designgeometrie (Z2) verformbar ist.
Optisches System nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtung (324) einen Heizstrahler (326) zum Bestrahlen der Blende (110, 112, 212, 224, 302) mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Infrarotstrahlung (IR), aufweist.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizeinrichtung (324) eine an der Blende (110, 112, 212, 224, 302) angebrachte Heizstruktur (328) aufweist.
Optisches System nach Anspruch 3, wobei eine Stromversorgung der Heizstruktur (328) über Halterungen (306, 308, 310, 312) der Blende (110, 112, 212, 224, 302) erfolgt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Heizeinrichtung (324) dazu eingerichtet ist, in unterschiedliche Bereiche (330, 332) der Blende (110, 112, 212, 224, 302) unterschiedlich viel Wärme (Q) einzubringen.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1-5, ferner umfassend einen Temperatursensor (334), ein Photoelement (336) und/oder eine Infrarotkamera (338), wobei eine Steuer- und Regeleinrichtung (340) des optischen Systems (100, 200) dazu eingerichtet ist, basierend auf Messignalen des Temperatursensors (334), des Photoelements (336) und/oder der Infrarotkamera (338) und/oder auf Informationen betreffend eine Temperaturverteilung weiterer optischer Elemente (124, M1 - M6), die an vergleichbarer Position wie die Blende (110, 112, 212, 224, 302) in dem Strahlengang (114, 218) angeordnet sind, eine lokale Blendentemperaturverteilung der Blende (110, 112, 212, 224, 302) zu bestimmen und die Heizeinrichtung (324) derart anzusteuern, dass eine Soll-Blendentemperaturverteilung der Blende (110, 112, 212, 224, 302) erzielbar ist.
Optisches System nach Anspruch 6, wobei die Messignale des Temperatursensors (334) und/oder des Photoelements (336) über Halterungen (306, 308, 310, 312) der Blende (110, 112, 212, 224, 302) übertragbar sind, und/oder wobei die Messignale des Temperatursensors (334) und/oder des Photoelements (336) drahtlos übertragbar sind.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Blende (110, 112, 212, 224, 302) eine lichtabsorbierende Beschichtung (318) aufweist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System nach einem der Ansprüche 1-8.
Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems (100, 200) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1), mit den Schritten: a) Bereitstellen (S100) einer Blende (110, 112, 212, 224, 302), insbesondere einer Obskurationsblende (112, 302), einer Blende für die numerische Apertur (110, 212) oder einer Falschlichtblende (224), die zumindest abschnittsweise in einem Strahlengang (114, 218) des optischen Systems (100, 200) angeordnet ist, so dass der Strahlengang (114, 218) von der Blende (110, 112, 212, 224, 302) zumindest abschnittsweise abgeschattet wird, b) Einbringen (S200) von Wärme (Q) in die Blende (110, 112, 212, 224, 302) mit Hilfe einer Heizeinrichtung (324), und c) Verformen (S300) der Blende (110, 112, 212, 224, 302) mit Hilfe der Wärme (Q) von einer Ausgangsgeometrie (Z1) in eine Designgeometrie (Z2).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Schritt b) in unterschiedliche Bereiche (330, 332) der Blende (110, 112, 212, 224, 302) unterschiedlich viel Wärme (Q) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem Schritt b) ein vorbestimmtes Heizleistungsverhältnis der unterschiedlichen Bereiche (330, 332) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, wobei in dem Schritt b) basierend auf Messignalen eines Temperatursensors (334), eines Photoelements (336) und/oder einer Infrarotkamera (338) und/oder auf Informationen betreffend eine Temperaturverteilung weiterer optischer Elemente (124, M1 - M6), die an vergleichbarer Position wie die Blende (110, 112, 212, 224, 302) in dem Strahlengang (114, 218) angeordnet sind, eine lokale Blendentemperaturverteilung der Blende (110, 112, 212, 224, 302) bestimmt und die Heizeinrichtung (324) derart angesteuert wird, dass eine Soll-Blendentemperaturverteilung der Blende (110, 112, 212, 224, 302) erzielt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, wobei in dem Schritt b) mit Hilfe des Einbringens der Wärme (Q) eine Steuerung und/oder Regelung implementiert wird, die auch bei wechselnder Absorption von Beleuchtungsstrahlung (16) im Betrieb des optischen Systems (100, 200) eine Blendentemperatur der Blende (110, 112, 212, 224, 302) in einem Temperaturkorridor von 10 K, bevorzugt von 5 K, weiter bevorzugt von 2 K, hält.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei in dem Schritt b) die Blendentemperatur als Strukturgrößenmanipulator anhand vorherbestimmter Sensitivitäten in ein Optimierverfahren des optischen Systems (100, 200) eingebunden und zur Verringerung der Abweichung einer aktuell gefertigten Strukturgröße von einem Sollwert zeitabhängig angepasst wird.