DE102022200457A1

DE102022200457A1 - Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage für die optische Lithographie

Info

Publication number: DE102022200457A1
Application number: DE102022200457.4A
Authority: DE
Inventors: Stig Bieling
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-07-20
Also published as: WO2023135133A1

Abstract

Ein Beleuchtungssystem (27) für eine Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage hat eine Beleuchtungsoptik (4), die Beleuchtungslicht (14) hin zu einem Objektfeld (5) führt. Eine Feld-Multikanaloptik des Beleuchtungssystems (27) ist als Feldfacettenspiegel (15) mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht (14) reflektiven Feldfacetten (28) ausgeführt, die ihrerseits Feldkanal-Optikelemente darstellen. Eine Pupillen-Multikanaloptik des Beleuchtungssystems (27) ist als Pupillen-Linsengruppeneinrichtung (30) mit einer Mehrzahl von Pupillenkanal-Optikelementen ausgeführt, die als für das Beleuchtungslicht (14) refraktive Pupillenlinsen (29) ausgeführt sind. Die Pupillenkanal-Optikelemente gehören zu einer Pupillenkanal-Übertragungsoptik, die die Feldfacetten (28) einander überlagernd in das Objektfeld (5) abbilden. Das Beleuchtungslicht (14) ist mittels der Beleuchtungsoptik (4) über Beleuchtungskanäle (14i, 14j) geführt, denen jeweils genau eine Feldfacette (28i, 28j) und genau eine Pupillenlinse (29i, 29j) zugeordnet sind. Ein weiteres, entsprechendes Beleuchtungssystem hat einen Kollektor zum Sammeln des von einem Quellbereich einer Lichtquelle ausgehenden Beleuchtungslichts. Der Kollektor ist in eine Mehrzahl von Kollektorfacetten unterteilt, die das Beleuchtungslicht reflektieren. Jede der Kollektorfacetten ist genau einem Beleuchtungskanal zugeordnet, die im Objektfeld überlagert werden. Die Kollektorfacetten sind zwischen zwei Kippstellungen schaltbar ausgeführt, in denen sie verschiedene Umlenkwirkungen für das Beleuchtungslicht haben. Die resultierenden Beleuchtungssysteme tragen Anforderungen an eine Beleuchtung des Objektfeldes flexibel Rechnung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage für die optische Lithographie. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einem derartigen Beleuchtungssystem, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement.
Ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art ist bekannt aus der DE 10 2013 218 132 A1 und aus der DE 10 2013 218 128 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass Anforderungen an eine Beleuchtung des Objektfeldes flexibel Rechnung getragen werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass für Beleuchtungslicht-Wellenlängen, die mit refraktiven optischen Komponenten geführt werden können, eine hybride Beleuchtungsoptik realisiert werden kann, bei der die Feld-Multikanaloptik reflektiv und die Pupillen-Multikanaloptik refraktiv ausgeführt ist. Vorteile einerseits des reflektiven und andererseits refraktiven Optikkonzeptes können dann miteinander kombiniert werden. Die Anzahl der Beleuchtungskanäle kann im Bereich zwischen zehn und tausend liegen. Die Feldkanal-Optikelemente können starr oder alternativ auch schaltbar zwischen verschiedenen Kippstellungen ausgeführt sein, sodass z.B. über ein bestimmtes, schaltbares Feldkanal-Optikelement eine Mehrzahl verschiedener Pupillenkanal-Optikelemente zur Vorgabe eines Beleuchtungskanals ausgewählt werden kann. Dementsprechend kann die Anzahl der Pupillenkanal-Optikelemente genauso groß wie die Anzahl der Feldkanal-Optikelemente und kann insbesondere so groß sein wie die Anzahl der Beleuchtungskanäle. Alternativ kann, insbesondere dann, wenn schaltbare Feldkanal-Optikelemente zum Einsatz kommen, die Anzahl der Pupillenkanal-Optikelemente auch größer sein als die Anzahl der Feldkanal-Optikelemente und beispielsweise doppelt oder dreimal so groß.
Die eingangs erwähnte Aufgabe ist ebenfalls gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass schaltbare Kollektorfacetten die Möglichkeit bieten, ein Objektfeld flexibel auszuleuchten. Die Schaltbarkeit kann insbesondere zur Vorgabe einer Beleuchtungsintensitätsverteilung über verschiedene Beleuchtungswinkel genutzt werden. Die Schaltbarkeit der Kollektorfacetten kann auch dazu genutzt werden, um Licht, das über die jeweilige Kollektorfacette geführt ist, einer Strahlfalle zuzuführen, sodass aus der dieser Kollektorfacette zugehörigen Beleuchtungsrichtung dann kein Beleuchtungslicht auf das Objektfeld fällt.
Bei einem Beleuchtungssystem mit schaltbaren Kollektorfacetten kann der Kollektor gleichzeitig die Beleuchtungsoptik bilden, sodass der Kollektor die einzige optische Komponente zwischen der Lichtquelle und dem Objektfeld sein kann. Es können alle oder einige der Kollektorfacetten schaltbar ausgeführt sein. Jeder der schaltbaren Kollektorfacetten kann ein Schaltaktor zugeordnet sein. Zur sammelnden Wirkung für das Beleuchtungslicht kann der Kollektor eine insgesamt gewölbte Anordnung aufweisen.
Die Merkmale der vorstehend diskutierten Beleuchtungssysteme können auch miteinander kombiniert sein. So ist beispielsweise ein Beleuchtungssystem mit schaltbaren Kollektorfacetten sowie einer Beleuchtungsoptik mit einer Feld-Multikanaloptik und einer Pupillen-Multikanaloptik möglich.
Bei einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 3 können die Vorteile einer kombinierten Feld- und Pupillen-Multikanaloptik zur Vorgabe eines Beleuchtungssettings, also einer Verteilung von Beleuchtungswinkeln über das Objektfeld, genutzt werden. Der Kollektor kann in diesem Fall gleichzeitig die Feld-Multikanaloptik bilden. Alternativ oder zusätzlich kann eine zum Kollektor zusätzliche Feld-Multikanaloptik vorgesehen sein. Auch eine Ausführung des Beleuchtungssystems ist möglich, bei der Kollektorfacetten des Kollektors nicht schaltbar, sondern starr ausgeführt sind. Die Pupillen-Multikanaloptik kann eine insgesamt gewölbte Anordnung aufweisen. Eine derartige gewölbte Anordnung kann an eine gewölbte Kollektorgeometrie und/oder an eine gekrümmte Pupillenfläche der Beleuchtungsoptik angepasst sein. Die Pupillenkanal-Optikelemente können eine prismatische Wirkung bei einer Bündelführung des Beleuchtungslichts innerhalb des jeweiligen Beleuchtungskanals aufweisen. Optikelemente der Feld-Multikanaloptik und/oder der Pupillen-Multikanaloptik können voneinander verschiedene Brennweiten aufweisen. Optische Flächen der Optikelemente können asphärisch, torisch, parabolisch oder sphärisch ausgeführt sein. Eine Brennweite der Optikelemente kann vom Abstand zu einer Mittenachse des Beleuchtungssystems abhängen, bei der es sich um eine optische Achse handeln kann. Eine Brechkraft der Pupillenkanal-Optikelemente kann negativ sein. Optikelemente der Feld-Multikanaloptik und/oder der Pupillen-Multikanaloptik können in einer nicht kartesischen Anordnung vorliegen.
Eine Ausführung nach Anspruch 4 ist besonders elegant, da der Kollektor zusätzlich zur Kollektorfunktion auch die Funktion der Feld-Multikanaloptik übernimmt. Ein derartiger Kollektor kann auch mit nicht schaltbaren Kollektorfacetten ausgeführt sein.
Bei einer alternativen Ausführung des Beleuchtungssystems kann auch eine zum Kollektor zusätzliche Feldkanal-Optik im Beleuchtungssystem vorliegen, beispielsweise in Form eines dem Kollektor im Beleuchtungslicht-Strahlengang nachgeordneten Feldfacettenspiegels.
Ein Einschnürungsbereich nach Anspruch 5 hat sich insbesondere zur Gestaltung einer Schleuse zwischen dem Einschnürungsbereich vorgelagerten und dem Einschnürungsbereich nachgelagerten Komponenten eines Beleuchtungslicht-Strahlengangs als vorteilhaft herausgestellt. Eine derartige Schleuse kann der Unterdrückung von Falschlicht unerwünschter Wellenlängen oder auch der Unterdrückung unerwünscht mitgeführter Partikel dienen.
Eine derartige Schleuse stellt eine Einrichtung zum Übergang zwischen einem Bereich, der im Strahlengang des Beleuchtungssystems vor dem Einschnürungsbereich angeordnet ist, und einem Bereich, der diesem Einschnürungsbereich nachgelagert ist, dar.
Eine Ausführung nach Anspruch 6 hat sich insbesondere dann bewährt, wenn die Kollektorfacetten gleichzeitig die Feld-Mikrokanaloptik bilden. Eine Köhlersche Beleuchtung kann realisiert werden. Die Kollektorfacetten können ellipsoidal geformt sein, wobei der Quellbereich in einem ersten Brennpunkt und das Quellbild in einem anderen Brennpunkt des Ellipsoiden liegt. Das Quellbild kann genau am Ort des jeweiligen Pupillenkanal-Optikelements entstehen oder die Abbildung kann auch so sein, dass das Quellbild benachbart zum Pupillenkanal-Optikelement erzeugt wird.
Eine Kollimationsoptik nach Anspruch 7 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine zusätzliche prismatische Wirkung im Strahlengang vor der Pupillen-Multikanaloptik gewünscht ist. Bei der Kollimationsoptik kann es sich um eine Kollimatorlinse handeln.
Eine Feldoptik nach Anspruch 8 hat sich bei der Ausgestaltung eines Beleuchtungssystems bewährt. Bei der Feldoptik kann es sich um eine von der Pupillen-Multikanaloptik separate optische Komponente handeln. Die Feldoptik kann zwischen der Pupillen-Multikanaloptik und dem Objektfeld angeordnet sein. Eine Eintrittspupille der Feldoptik kann mit einer Anordnung der Pupillen-Multikanaloptik zusammenfallen. Bei der Feldoptik kann es sich um eine Feldlinse und/oder um einen Feldspiegel handeln. Eine Form und/oder Größe der optischen Elemente der Feld-Multikanaloptik und/der Pupillen-Multikanaloptik kann mit einem Abstand dieser Optikelemente zu einer optischen Achse der Feldoptik variieren.
Ausführungen der Multikanaloptiken nach Anspruch 9 haben sich in der Praxis bewährt. Wenn der Kollektor die Feld-Multikanaloptik bildet, kann dieser auch mit nicht schaltbaren Feldkanal-Optikelementen ausgeführt sein.
Ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 10 kombiniert die Vorteile der vorstehend diskutierten Beleuchtungssysteme. Alternativ zu einer Pupillen-Linsengruppeneinrichtung kann ein Pupillenfacettenspiegel mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht reflektiven Pupillenfacetten vorgesehen sein.
Eine Lichtquelle nach Anspruch 11 kann als Quecksilberdampf-Lichtquelle ausgeführt sein. Eine Wellenlänge der Lichtquelle kann bei 365 nm liegen. Alternativ kann eine Laser-Lichtquelle zum Einsatz kommen. Die Lichtquelle kann eine Wellenlänge von 193 nm haben. Alternativ kann, insbesondere dann, wenn reflektive optische Komponenten zur Führung des Beleuchtungslichts zum Einsatz kommen, eine EUV-Lichtquelle zum Einsatz kommen. Die Nutzwellenlänge der Lichtquelle kann im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm liegen.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Beleuchtungsverfahrens nach Anspruch 14 sowie eines mit diesem Verfahren hergestellten Bauteils entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Beleuchtungssystem bereits erläutert wurden.
Hergestellt werden kann mit dem Verfahren insbesondere ein Halbleiterbauelement, beispielsweise ein Mikrochip, besonders in Form eines hochintegrierten Speicherchips.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie mit einem Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsoptik und einem Kollektor;
2 perspektivisch einen Strahlengang eines Beleuchtungskanals von Beleuchtungslicht, welches, ausgehend von einem Quellbereich einer Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage, über eine plane Kollektorfacette des Kollektors zum Sammeln des Beleuchtungslichts hin zu einem Objektfeld der Projektionsbelichtungsanlage geführt wird;
3 eine Seitenansicht eines weiteren Beleuchtungskanal-Strahlengangs zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld, wobei das Beleuchtungslicht über eine andere plane Kollektorfacette des Kollektors geführt ist;
4 in einem Meridionalschnitt ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage für die optische Lithographie, aufweisend einen Kollektor mit ellipsoidalen Kollektorfacetten, wobei Strahlengänge zweier Beleuchtungskanäle des Beleuchtungslichts zwischen einem Quellbereich einer Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage über die jeweilige Kollektorfacette, eine Pupillenlinse einer Pupillen-Linsengruppeneinrichtung sowie eine Feldlinse als Bestandteil einer Pupillenkanal-Übertragungsoptik hin zu einem Objektfeld der Projektionsbelichtungsanlage dargestellt ist;
5 einen Beleuchtungskanal-Strahlengang für genau eine Kollektorfacette des Beleuchtungssystems nach 4, wiederum zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld in einer perspektivischen Darstellung;
6 einen der 5 entsprechenden Beleuchtungskanal-Strahlengang in einem Meridionalschnitt;
7 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems, wobei wiederum zwei Beleuchtungskanal-Strahlengänge zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld dargestellt sind;
8 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems, wobei wiederum zwei Beleuchtungskanal-Strahlengänge zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld dargestellt sind;
9 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems, wobei wiederum zwei Beleuchtungskanal-Strahlengänge zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld dargestellt sind;
10 einen Beleuchtungskanal-Strahlengang für genau eine Kollektorfacette des Beleuchtungssystems nach 9, wiederum zwischen dem Quellbereich und dem Objektfeld in einer perspektivischen Darstellung; und
11 einen der 10 entsprechenden Beleuchtungskanal-Strahlengang in einem Meridionalschnitt.

1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle bzw. Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes bzw. Beleuchtungsfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in einer Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist. Die Beleuchtungsoptik 4 und die Projektionsoptik 9 bilden gemeinsam ein optisches System der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine Quecksilberdampf-Strahlungsquelle. Eine Nutzlicht-Wellenlänge der Strahlungsquelle 3 kann eine Wellenlänge von 365 nm (i-Linie) haben. Alternativ kann es sich bei der Strahlungsquelle 3 um eine Laserlichtquelle mit einer Nutzstrahlung von Beispielsweise 193 nm oder um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm handeln. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, insbesondere um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma) handeln. Bei der EUV-Strahlenquelle kann es sich auch beispielsweise um eine DPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) handeln. Beleuchtungslicht 14, das von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 15 aufgenommen und gebündelt, der in der 1 stark schematisch als Block dargestellt ist. Der Kollektor 15 wird nachfolgend noch näher beschrieben. Das Beleuchtungslicht 14 wird nachfolgend auch als Nutzemission, als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet. Nach dem Kollektor 15 propagiert das Beleuchtungslicht 14 bei der Ausführung nach 1 durch eine Zwischenfokusebene 16, bevor sie auf eine Feld-Multikanaloptik in Form eines Feldfacettenspiegels 17 trifft. Eine solche Zwischenfokusebene 16 ist nicht zwingend. Der Feldfacettenspiegel 17 hat eine Mehrzahl von Feldkanal-Optikelementen, die als für das Beleuchtungslicht 14 reflektive Feldfacetten 17a ausgeführt sind. Der Feldfacettenspiegel 17 ist in einer Feldebene 18 der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist. In dieser Feldebene 18 liegt ein Beleuchtungs-Fernfeld 19 des Beleuchtungslichts 14 vor, welches durch die Überführung der Nutzemission 14 vom Kollektor 15 gebildet wird. Es kann eine lückenlose Ausleuchtung des gesamten Feldfacettenspiegels 17 erreicht werden.
Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird das Beleuchtungslicht 14 von einer Pupillen-Multikanaloptik in Form eines Pupillenfacettenspiegels 20 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert ist. Der Pupillenfacettenspiegel 20 hat eine Mehrzahl von Pupillenkanal-Optikelementen in Form von Pupillenfacetten 20a. Das Beleuchtungslicht 14 ist mittels der Beleuchtungsoptik 4 über Beleuchtungskanäle geführt, denen jeweils genau eine Feldfacette 17a und genau eine Pupillenfacette 20a zugeordnet sind. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 20 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer weiteren Übertragungsoptik 21 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 22, 23 und 24 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 einander überlagernd abgebildet. Der letzte Spiegel 24 der Übertragungsoptik 21 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“). Zusammen mit der Übertragungsoptik 21 bildet der Pupillenfacettenspiegel 20 eine Pupillenkanal-Übertragungsoptik. Der Pupillenfacettenspiegel 20 und die Übertragungsoptik 21 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 21 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 20 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist. Der Pupillenfacettenspiegel 20 stellt dann die einzige Übertragungsoptik zur überlagernden Abbildung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Beleuchtungsfeld 5 dar.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem für die Beschreibung der Lageverhältnisse von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 11 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene und diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 11.
Eine Feldgröße des Beleuchtungsfeldes 5 kann 104 mm x 104 mm in der xy-Ebene betragen.
Der Retikelhalter 8 und der Waferhalter 13 sind beide gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 und der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung, nämlich in der y-Richtung des globalen xyz-Koordinatensystems, einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung y wird nachfolgend auch als Scanrichtung bezeichnet.
Der Kollektor 15 dient zur Überführung der Nutzemission 14 der Lichtquelle 3 in das Fernfeld 19. Im Fernfeld 19 ist der Feldfacettenspiegel 17 als weitere Spiegelkomponente angeordnet, die die Nutzemission 14 in das Beleuchtungsfeld 5 überführt.
2 zeigt eine zur 1 alternative Führung des Beleuchtungslichts 14 über einen Beleuchtungskanal 14i zwischen einem Quellbereich 25 der Lichtquelle 3 und dem Beleuchtungsfeld 5, bei dem es sich um das Objektfeld oder um ein Feld in einer zur Objektebene 6 konjugierten Feldebene handeln kann.
Veranschaulicht wird der Beleuchtungskanal 14i über eine Mehrzahl von Einzelstrahlen des Beleuchtungslichts 14. Einer dieser Einzelstrahlen, der mittig im jeweiligen Beleuchtungskanal 14; verläuft, wird auch als Hauptstrahl CR bezeichnet.
Das Beleuchtungslicht 14 ist über den Beleuchtungslichtkanal 14i zwischen dem Quellbereich 25 und dem Objektfeld 5 ausschließlich über eine plane Kollektorfacette 26 einer Ausführung des Kollektors 15 geführt, der in dieser Ausführung nach 2 in eine Mehrzahl entsprechender, für das Beleuchtungslicht reflektierender planer Kollektorfacetten 26 unterteilt ist.
Bei der Ausführung nach 2 ist der Kollektor mit den Kollektorfacetten 26 die einzige optische Komponente des Beleuchtungssystems 2 beziehungsweise der Beleuchtungsoptik 4, die das Beleuchtungslicht 14 zwischen der Lichtquelle und dem Objektfeld führt. Beim Beleuchtungssystem nach 2 liegt also weder eine Feld-Mikrokanaloptik noch eine Pupillen-Mikrokanaloptik vor.
3 zeigt bei der Ausführung des Beleuchtungssystems 2 beziehungsweise der Beleuchtungsoptik 4 nach 3 den Strahlengang eines weiteren Beleuchtungskanals 14_j zwischen dem Quellbereich 25 und dem Beleuchtungsfeld 5. Wiederum wird der Beleuchtungskanals 14_j über eine plane Kollektorfacette 26 geführt, bei der es sich um eine andere Kollektorfacette des Kollektors handelt, als die in der 2 dargestellte Kollektorfacette 26.
Die beiden Beleuchtungskanäle 14_i, 14_j überlagern einander im Beleuchtungsfeld 5.
Die planen Facetten 26 des Kollektors nach den 2 und 3 können auf einem elliptischen Grundkörper des zugehörigen Kollektors 15 angeordnet sein.
Jede der Kollektorfacetten 26 des Kollektors 15 ist zwischen mindestens zwei Kippstellungen schaltbar ausgeführt. Hierzu steht jede der Kollektorfacetten 26 mit einem Kippaktor 26a in Wirkverbindung. Bei dem Kippaktor 26a kann es sich um einen Piezoaktor handeln. Die mindestens zwei Kippstellungen können, jedenfalls soweit es sich um Kippstellen-Endlangen handelt, über Anschlagkörper vorgegeben sein, die fest mit einem Rahmen des Kollektors 15 verbunden sind.
In einer ersten der mindestens zwei Kippstellungen hat die Kollektorfacette 26 für das Beleuchtungslicht 14, das über den Beleuchtungskanal 14i, 14_j geführt ist, eine erste Umlenkwirkung. In der zweiten Kippstellung der mindestens zwei Kippstellungen hat die jeweilige Kollektorfacette 26 für das Beleuchtungslicht 14, das über dem Beleuchtungskanal 14i, 14_j geführt wird, eine zweite Umlenkwirkung, die sich hinsichtlich eines Umlenkwinkels, um den ein im Beleuchtungskanal 14i, 14_j mittlerer Einzelstrahl, also der Hauptstrahl CR, des Beleuchtungslichts 14 umgelenkt wird, von der ersten Umlenkwirkung unterscheidet.
Die Kippbarkeit der Kollektorfacetten 26 kann zur Optimierung und insbesondere zur Intensitätsvorgabe einer Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes 5 genutzt werden. Je nach Ausführung kann die jeweilige Kollektorfacette 26 auch innerhalb von Kippgrenzen, die über zwei verschiedene Kippstellungen vorgegeben werden, kontinuierlich verkippbar sein.
Die Kippaktoren 26a können Bestandteil eines Regelkreises sein, an dem auch eine sensorische Erfassung einer Beleuchtungsintensität des Beleuchtungs- beziehungsweise Objektfeldes 5 beteiligt ist. Ein entsprechender Regelkreis kann über eine zentrale Steuer/Regeleinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 1 geregelt werden.
4 zeigt eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems 27, welches anstelle des Beleuchtungssystems 2 der Ausführungen nach den 1 bis 3 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Dargestellt sind in der 4 die Strahlengänge zweier Beleuchtungskanäle 14i, 14_j des Beleuchtungslichts 14 zwischen dem Quellbereich 25 und dem Beleuchtungsfeld 5. Der Kollektor 15 des Beleuchtungssystems 27 ist als Feld-Multikanaloptik ausgeführt und hat als Feldkanal-Optikelemente Kollektorfacetten 28i, 28_j, über die die Beleuchtungskanäle 14i, 14_j jeweils reflektiv geführt sind.
Die Kollektorfacetten 28i, 28_j sind ellipsoidal geformt. Der Quellbereich 25 ist in einem ersten Brennpunkt des zugehörigen Ellipsoids angeordnet. Am Ort des jeweils anderen Brennpunkts der Kollektorfacetten 28i, 28_j liegt als zugehöriges Pupillenkanal-Optikelement jeweils eine Pupillenlinse 29i, 29_j einer Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 30 des Beleuchtungssystems 27.
Die Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 30 stellt wiederum eine Pupillen-Multikanaloptik mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht 14 refraktiven Pupillenlinsen 29 dar. Diese Pupillenlinsen 29 können beispielsweise rasterartig angeordnet sein.
Die Kollektorfacetten 28 sind insgesamt auf einem Rotationsparaboloiden angeordnet, sodass Abschattungen zwischen den Kollektorfacetten 28 beziehungsweise den Beleuchtungskanälen 14i,_j, ... möglichst vermieden sind.
Auch andere Reflexionsflächengestaltungen der Kollektorfacetten 28 anstelle von ellipsoidalen Flächen sind, gegebenenfalls unter Anpassung einer Gestaltung eines Kollektorgrundkörpers, möglich, beispielsweise in anderer Form asphärische Reflexionsflächen, torische Reflexionsflächen oder auch parabolische Reflexionsflächen.
Beim Beleuchtungssystem 27 stellt der Kollektor 15 gleichzeitig eine Feld-Multikanaloptik in Form eines Feldfacettenspiegels dar. Die Kollektorfacetten 28 des Kollektors 15 nach 4 haben gleichzeitig die Funktion von Feldfacetten, die über eine Pupillenkanal-Übertragungsoptik, zu der die jeweilige Pupillenlinse 29 gehört, einander überlagert längs der Beleuchtungskanäle 14_{i, j},... in das Beleuchtungsfeld 5 abgebildet werden. Jedem der Beleuchtungskanäle 14i,_j, ... ist dabei jeweils genau eine Feldfacette in Form einer der Kollektorfacetten 28 und genau eine Pupillenlinse 29 zugeordnet.
Zur Pupillenkanal-Übertragungsoptik gehört weiterhin eine Feldoptik in Form einer Feldlinse 31.
Ein Abstand zwischen der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 30 und der Feldlinse 31 entspricht der Brennweite f_L der Feldlinse 31. Ein Abstand zwischen der Feldlinse 31 und dem Beleuchtungsfeld 5 entspricht wiederum der Brennweite f_L der Feldlinse 31.
Die 4 zeigt exemplarisch die Feldlinse 31 als genau eine optische Komponente. Regelmäßig ist anstelle einer einzigen Linse die Feldlinse 31 als komplexeres optisches System ausgeführt, welches Schnittweiten aufweist, die regelmäßig kürzer oder auch länger als die Brennweite sein können.
Die Brennweite f_L kann im Bereich zwischen 100 mm und 1000 mm und zum Beispiel im Bereich von 500 mm liegen.
Eine Brennweite der Pupillenlinsen 29; hängt von ihrem jeweiligen Abstand zur zugehörigen Kollektorfacette 28 ab. Aufgrund der Rotationssymmetrie der Anordnung des Beleuchtungssystems 27 nach 4 hängt die Brennweite der Pupillenlinsen 29 von ihrem Abstand zu einer Rotations-Symmetrieachse 32 des Beleuchtungssystems 27 ab, die auch als optische Achse bezeichnet ist. Die jeweilige Brennweite der Pupillenlinse 29 entspricht ihrem Abstand zur zugehörigen Kollektorfacette 28.
Die Kollektorfacetten 28 haben abhängig von deren Abstand zur optischen Achse 32 unterschiedlich große Reflexionsflächen.
Eine Rasteranordnung der Pupillenlinsen 29 entspricht einer Rasteranordnung der Beleuchtungskanäle 14_{i j}, ... in einer Projektionsebene 33 des Kollektors 15, auf der die optische Achse 32 senkrecht steht.
Die 5 und 6 zeigen einen weiteren Beleuchtungskanal 14_k des Beleuchtungssystems 27 nach 4. Der Beleuchtungskanal 14_k erstreckt sich längs der optischen Achse 32. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Strahlführung des Beleuchtungskanals 14_k und 6 einen Meridionalschnitt.
Dargestellt ist jeweils genau eine Kollektorfacette 28 und genau eine Pupillenlinse 29.
Anhand der 7 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems 34 beschrieben, das anstelle des Beleuchtungssystems 2 oder 27 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Kollektor 15 nach 7 sind die Kollektorfacetten 28 auf einem Rotationsellipsoiden angeordnet.
Beim Beleuchtungssystem 34 hat eine Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 35, die in ihrer Funktion der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 30 nach 4 entspricht, eine insgesamt gewölbte Anordnung der Pupillenlinsen 29. Die Strahlengänge der Beleuchtungskanäle 14_{i. j.} ... kreuzen sich zwischen dem Kollektor 15 und der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 35 in einem Einschnürungsbereich 36 eines Gesamt-Strahlengangs des Beleuchtungslichts 14 als Überlagerung aller Beleuchtungskanäle 14_{i. j, ...} . Ein Krümmungsradius der gewölbten Anordnung der Pupillenlinsen 29 der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 35 entspricht einem Abstand der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 35 zu dem Einschnürungsbereich 36, sodass jede der Pupillenlinsen 29 in etwa den gleichen Abstand zum Einschnürungsbereich 36 hat.
Wiederum bilden die Kollektorfacetten 28 des Kollektors 15, von denen in der 7 stellvertretend die Kollektorfacetten 28i, 28_j dargestellt sind, den Quellbereich 25 in die jeweilige Pupillenlinse 29i, 29_j ab. Auch bei dem Beleuchtungssystem 34 fungieren die Kollektorfacetten 28 gleichzeitig als Feldfacetten.
Eine Feldoptik 37 des Beleuchtungssystems 34 hat mehrere Einzellinsen und in der Ausführung nach 7 zwei Einzellinsen 37₁, 37₂. Diese Einzellinsen 37₁, 37₂ sind sequentiell im Beleuchtungslicht-Strahlengang angeordnet.
Anhand der 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems 38 beschrieben, das anstelle des Beleuchtungssystems 2 oder 27 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Beleuchtungssystem 38 nach 8 haben Pupillenlinsen 39 einer Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 40 eine prismatische Wirkung bei der Bündelführung des Beleuchtungslichts 14 innerhalb des jeweiligen Beleuchtungskanals 14_{i, j}, _... Diese prismatische Wirkung führt zu einer Winkelablenkung des jeweiligen Beleuchtungskanals 14_i,j, _..., die vom Abstand der jeweiligen Pupillenlinse 39 zur optischen Achse 32 abhängt. Diese Winkelablenkung verstärkt sich mit zunehmendem Abstand der jeweiligen Pupillenlinse 39 zur optischen Achse 32.
Die Feldoptik des Beleuchtungssystems 38 ist wiederum als einzelne Feldlinse 31 oder als komplexeres optisches System ausgeführt.
Bei der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 40 liegen die Pupillenlinsen 39 nicht in einer gewölbten Anordnung vor, sondern sind in einer Ebene angeordnet, wie auch die Pupillenlinsen 29 der Pupillenlinseneinrichtung 30 nach 4.
Anhand der 9 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems 41 beschrieben, das anstelle des Beleuchtungssystems 2 oder 27 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Beleuchtungssystem 41 ist zwischen dem Kollektor 15 und der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 30 eine Kollimationsoptik in Form einer Kollimatorlinse 42 angeordnet. Anstelle einer einzigen Kollimatorlinse 42 kann auch ein komplexeres optisches System als Kollimationsoptik zum Einsatz kommen. Ein Abstand zwischen der Kollimatorlinse 42 und der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 30 ist beim Beleuchtungssystem 41 gleich der Brennweite der Pupillenlinse 29. Die Pupillenlinsen 29 können beim Beleuchtungssystem 41 jeweils die gleiche Brennweite aufweisen beziehungsweise eine nur noch leicht mit dem Abstand zur optischen Achse 32 variierende Brennweite.
Die Kollimatorlinse 42 hat die prismatische Wirkung für die Beleuchtungskanäle 14_i,j, _..., die vorstehend im Zusammenhang mit der Pupillen-Linsengruppeneinrichtung 40 des Beleuchtungssystems 38 erläutert wurde.
Die 10 und 11 zeigen vergleichbar zu den 5 und 6 wiederum einen Beleuchtungskanal 14_k innerhalb des Beleuchtungssystems 41 einerseits in einer perspektivischen Ansicht (10) und andererseits in einem Meridionalschnitt (11). Der Beleuchtungskanal 14_k verläuft wiederum längs der optischen Achse 32.
Die Anzahl der Beleuchtungskanäle 14_i,j, _... kann im Bereich zwischen zehn und beispielsweise tausend liegen.
Zur Herstellung eines nano- bzw. mikrostrukturierten Bauelements, beispielsweise eines Halbleiter-Speicherchips, werden zunächst das Retikel 7 und der Wafer 12 mit einer für das Beleuchtungslicht 14 lichtempfindlichen Beschichtung bereitgestellt. Es wird dann zumindest ein Abschnitt des Retikels 7 auf den Wafer 12 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Anschließend wird die mit dem Beleuchtungslicht 14 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Mitgeführte Fremdteilchen, die von Komponenten der Strahlungsquelle ausgesandt werden, können im Einschnürungsbereich 36 unterdrückt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013218132 A1 [0002]
DE 102013218128 A1 [0002]

Claims

Beleuchtungssystem (27; 34; 38; 41) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die optische Lithographie - mit einer Beleuchtungsoptik (4), die Beleuchtungslicht (14) hin zu einem Objektfeld (5) führt, in dem ein mittels der Projektionsbelichtungsanlage (1) abzubildendes Objekt (7) anordenbar ist, - mit einem Feldfacettenspiegel (15) als Feld-Multikanaloptik mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht (14) reflektiven Feldfacetten (28) als Feldkanal-Optikelemente, - mit einer Pupillen-Linsengruppeneinrichtung (30; 35; 40) als Pupillen-Multikanaloptik mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht (14) refraktiven Pupillenlinsen (29; 39) als Pupillenkanal-Optikelemente, die zu einer Pupillenkanal-Übertragungsoptik gehören, die die Feldfacetten (28) einander überlagernd in das Objektfeld (5) abbilden, - wobei das Beleuchtungslicht (14) mittels der Beleuchtungsoptik (4) über Beleuchtungskanäle (14i, 14_j) geführt ist, denen jeweils genau eine Feldfacette (28_i, 28_j) und genau eine Pupillenlinse (29_i, 29_j) zugeordnet sind.
Beleuchtungssystem (2) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die optische Lithographie, - mit einem Kollektor (15) zum Sammeln von Beleuchtungslicht (14), das von einem Quellbereich (25) einer Lichtquelle (3) der Projektionsbelichtungsanlage (1) ausgeht, - mit einer Beleuchtungsoptik (4), die das vom Kollektor (15) gesammelte Beleuchtungslicht (14) hin zu einem Objektfeld (5) führt, in dem ein mittels der Projektionsbelichtungsanlage (1) abzubildendes Objekt (7) anordenbar ist, - wobei der Kollektor (15) in eine Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht (14) reflektierende Kollektorfacetten (26; 28) unterteilt ist, - wobei das Beleuchtungslicht (14) mittels der Beleuchtungsoptik (4) über Beleuchtungskanäle (14i, 14_j) geführt ist, die im Objektfeld (5) überlagert werden, wobei jedem Beleuchtungskanal (14i, 14_j) genau eine Kollektorfacette (26; 28) zugeordnet ist, - wobei die Kollektorfacetten (26; 28) zwischen mindestens zwei Kippstellungen schaltbar ausgeführt sind, wobei die jeweilige Kollektorfacette (26; 28) -- in einer ersten Kippstellung der mindestens zwei Kippstellungen für das Beleuchtungslicht (14) eine erste Umlenkwirkung hat, -- in einer zweiten Kippstellung der mindestens zwei Kippstellungen für das Beleuchtungslicht (14) eine zweite Umlenkwirkung hat, die sich hinsichtlich des Umlenkwinkels von einer ersten Umlenkwirkung unterscheidet.
Beleuchtungssystem mit einem Kollektor nach Anspruch 2, - mit einer Feld-Multikanaloptik (15; 17) mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht führenden Feldkanal-Optikelementen (28; 17a), - mit einer Pupillen-Multikanaloptik (20; 30; 35; 40) mit einer Mehrzahl von das Beleuchtungslicht (14) führenden Pupillenkanal-Optikelementen (20a; 29; 39), die zu einer Pupillenkanal-Übertragungsoptik gehören, die die Feldkanal-Optikelemente (28; 17a) einander überlagernd in das Objektfeld (5) abbilden, - wobei das Beleuchtungslicht (14) mittels der Beleuchtungsoptik (4) über Beleuchtungskanäle (14i, 14_j) geführt ist, denen jeweils genau ein Feldkanal-Optikelement (28; 17a) und genau ein Pupillenkanal-Optikelement (20a; 29; 39) zugeordnet sind.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kollektor (15) mit den Kollektorfacetten (28) die Feld-Multikanaloptik bildet, wobei die Kollektorfacetten (28) die Feldkanal-Optikelemente bilden.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamtbündel des Beleuchtungslichts (14), das durch eine Gesamtheit der Beleuchtungskanäle (14_i, 14_j,..) gebildet ist, zwischen dem Kollektor (15) und der Pupillen-Multikanaloptik (35; 40) einen Einschnürungsbereich (36) aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorfacetten (28) den Quellbereich (35) in ein Quellbild in einen Abschnitt des jeweiligen Beleuchtungskanals (14_i, 14_j) abbilden, in dem das Pupillenkanal-Optikelement (29; 39) dieses Beleuchtungskanals (14_i, 14_j) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kollektor (15) und der Pupillen-Multikanaloptik (30) eine Kollimationsoptik (42) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Feldoptik (31; 37) als Bestandteil der Pupillenkanal-Übertragungsoptik.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 sowie 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feld-Multikanaloptik (15; 17) und/oder die Pupillen-Multikanaloptik (20; 30; 35; 40) - als Linsengruppen-Einrichtung (30; 35; 40) mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht refraktiven Linsen (29, 39) oder - als Facettenspiegel (15; 17; 20) mit einer Mehrzahl von für das Beleuchtungslicht (14) reflektiven Facetten (26; 17a; 20a) ausgeführt ist.
Beleuchtungssystem mit einem Kollektor (15) nach Anspruch 2 und mit einer Feld-Multikanaloptik (15; 17) und einer Pupillen-Multikanaloptik (20; 30; 35; 40) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 9.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (3) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (14).
Optisches System mit einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mit einer Projektionsoptik (9) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (10), in dem ein Substrat (12) anordenbar ist.
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 12.
Verfahren zur Herstellung eines nano- beziehungsweise mikrostrukturierten Bauelements mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Retikels (7), - Bereitstellen eines Wafers (12) mit einer für das Beleuchtungslicht-Bündel (14) lichtempfindlichen Beschichtung, - Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels auf den Wafer (12) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, - Entwickeln der mit dem Beleuchtungslicht-Bündel (14) belichteten lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer (12).
Bauelement, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 14.