DE102022204833A1 - OPTICAL SYSTEM, LITHOGRAPHY EQUIPMENT AND METHOD OF MANUFACTURING AN OPTICAL SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Ein optisches System (200) für eine Lithographieanlage (1), aufweisendeinen Spiegel (201) mit einer optisch aktiven Fläche (202) und einem Spiegelsubstrat (203), wobeidas Spiegelsubstrat (203) wenigstens zwei Abschnitte (205, 206) umfasst, welche in unterschiedlichen Abständen (d1, d2) zur optisch aktiven Fläche (202) angeordnet sind, undeine Nulldurchgangstemperatur (ZCT1, ZCT2) eines Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE1, CTE2) in den beiden Abschnitten (205, 206) unterschiedlich ausgestaltet ist.An optical system (200) for a lithography system (1), having a mirror (201) with an optically active surface (202) and a mirror substrate (203), wherein the mirror substrate (203) comprises at least two sections (205, 206) which in are arranged at different distances (d1, d2) from the optically active surface (202), and a zero crossing temperature (ZCT1, ZCT2) of a coefficient of thermal expansion (CTE1, CTE2) is configured differently in the two sections (205, 206).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optischen Systems.The present invention relates to an optical system, a lithography system with such an optical system and a method for producing such an optical system.
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.Microlithography is used to produce microstructured components such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system which has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, for example a silicon wafer, in order to place the mask structure on the light-sensitive coating of the substrate transferred to.
Durch Einsatz von EUV-Strahlung, das heißt Strahlung bei Wellenlängen von beispielsweise etwa 13,5 nm, können mittels einer Lithographieanlage sehr kleine Strukturen auf dem Substrat erzeugt werden. Damit kann beispielsweise eine Strukturverkleinerung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen weiter vorangetrieben werden.By using EUV radiation, ie radiation at wavelengths of, for example, approximately 13.5 nm, very small structures can be produced on the substrate using a lithography system. In this way, for example, a structure reduction in the production of semiconductor components can be further promoted.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Beleuchtungs- und Projektionssystemen werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Ein dabei auftretendes Problem ist, dass sich die Spiegel infolge einer Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung erwärmen. Bei starker Temperaturerhöhung können sich die Spiegel thermisch verformen. Die thermische Verformung ergibt sich dabei als Funktion der Wärmestromverteilung sowie des materialabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Wärmeausdehnungskoeffizienten). Weiterhin kann durch eine Temperaturerhöhung eine optische Beschichtung der Spiegel degradieren. Sowohl thermische Verformungen der Spiegel als auch Beschädigungen ihrer optischen Beschichtungen können die Abbildungseigenschaften der Spiegel beeinträchtigen.In lighting and projection systems designed for the EUV range, mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable transparent materials. A problem that arises is that the mirrors heat up as a result of absorption of the radiation emitted by the EUV light source. If the temperature rises sharply, the mirrors can thermally deform. The thermal deformation results as a function of the heat flow distribution and the material-dependent thermal expansion coefficient (thermal expansion coefficient). Furthermore, an optical coating of the mirror can degrade due to an increase in temperature. Both thermal deformation of the mirrors and damage to their optical coatings can impair the imaging properties of the mirrors.
Durch eine Erhöhung der Strahlungsleistung der EUV-Strahlungsquelle können mehr Halbleiterbauelemente pro Zeit gefertigt werden. Jedoch wird mit zunehmender Strahlungsleistung der EUV-Strahlungsquelle die Energiedichte auf der Spiegeloberfläche weiter erhöht, so dass sich die Problematik der Temperaturerhöhung der Spiegel der Lithographieanlage noch verstärkt.By increasing the radiation power of the EUV radiation source, more semiconductor components can be manufactured per time. However, as the radiation power of the EUV radiation source increases, the energy density on the mirror surface increases further, so that the problem of the temperature increase in the mirrors of the lithography system becomes even greater.
Zur Vermeidung unzulässig hoher Temperaturen können herkömmliche Spiegelmodule einer Lithographieanlage durch Kühlleitungen im Spiegelsubstrat gekühlt werden. Es wurde allerdings festgestellt, dass die aktive Kühlung zu einem Sprung in der Temperaturverteilung in Abhängigkeit von dem Abstand zur optisch aktiven Fläche führen kann. Insbesondere im Bereich der Kühlkanäle kann die Temperatur des Spiegelsubstrats einen rapiden Abfall aufzeigen, wodurch Deformationen und damit eine Verschlechterung der Abbildungsleistung auftreten können.To avoid impermissibly high temperatures, conventional mirror modules in a lithography system can be cooled by cooling lines in the mirror substrate. However, it was found that active cooling can lead to a jump in the temperature distribution depending on the distance from the optically active surface. The temperature of the mirror substrate can drop rapidly, particularly in the area of the cooling channels, which can result in deformations and thus a deterioration in the imaging performance.
Das Problem der Kühlung von Spiegeln ist im Übrigen weder auf Lithographieanlagen im Allgemeinen noch auf EUV-Lithographieanlagen im Speziellen beschränkt. Vielmehr handelt es sich um ein Problem, das überall dort auftritt, wo eine auftreffende (energiereiche) Strahlung einen Spiegel bis über eine zulässige Temperatur erwärmt.Incidentally, the problem of cooling mirrors is not limited either to lithography systems in general or to EUV lithography systems in particular. Rather, it is a problem that occurs wherever incident (high-energy) radiation heats a mirror above a permissible temperature.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes optisches System, eine Lithographieanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optischen Systems bereitzustellen.Against this background, an object of the present invention is to provide an improved optical system, a lithography system with such an optical system and a method for producing such an optical system.
Demgemäß wird ein optisches System für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System weist einen Spiegel mit einer optisch aktiven Fläche und einem Spiegelsubstrat auf. Das Spiegelsubstrat umfasst wenigstens zwei Abschnitte, welche in unterschiedlichen Abständen zur optisch aktiven Fläche angeordnet sind. Eine Nulldurchgangstemperatur eines Wärmeausdehnungskoeffizienten ist in den beiden Abschnitten unterschiedlich ausgestaltet.Accordingly, an optical system for a lithography system is proposed. The optical system has a mirror with an optically active surface and a mirror substrate. The mirror substrate comprises at least two sections, which are arranged at different distances from the optically active surface. A zero crossing temperature of a coefficient of thermal expansion is designed differently in the two sections.
Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten in den beiden Abschnitten können die Materialeigenschaften des Spiegelsubstrats in den beiden Abschnitten gezielt für eine dort bei der Benutzung des Spiegels jeweils herrschende Temperatur bzw. Temperaturverteilung ausgelegt werden.Due to the different design of the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion in the two sections, the material properties of the mirror substrate in the two sections can be specifically designed for a temperature or temperature distribution prevailing there when the mirror is used.
Dadurch können durch Wärmeeinträge in den Spiegel (z. B. durch Bestrahlung mit EUV-Licht) verursachte Deformationen und damit einhergehende Verschlechterungen der Abbildungseigenschaften reduziert oder vermieden werden.As a result, deformations caused by heat input into the mirror (eg by irradiation with EUV light) and associated deterioration in the imaging properties can be reduced or avoided.
Beispielsweise grenzen die wenigstens zwei Abschnitte (z. B. direkt) aneinander an.For example, the at least two sections (e.g. directly) adjoin one another.
Der Wärmausdehnungskoeffizient (thermischer Ausdehnungskoeffizient) gibt eine Änderung der geometrischen Form und der Abmessungen eines Materials bei einer Temperaturveränderung an. Der Wärmausdehnungskoeffizient ist beispielsweise ein linearer Wärmausdehnungskoeffizient, der eine Längenänderung eines Materials in Abhängigkeit einer Temperaturveränderung angibt. Der Wärmausdehnungskoeffizient ist selbst temperaturabhängig, d.h. eine temperaturabhängige Funktion.The coefficient of thermal expansion (thermal expansion coefficient) gives a change in geometric shape and dimensions of a material with a change in temperature. The thermal expansion coefficient is, for example, a linear thermal expansion coefficient that indicates a change in length of a material as a function of a temperature change. The coefficient of thermal expansion is itself temperature dependent, ie a temperature dependent function.
Bei seiner Nulldurchgangstemperatur („Zero Crossing Temperature“) weist der Wärmausdehnungskoeffizient in seiner Temperaturabhängigkeit einen Nulldurchgang auf, in dessen Umgebung keine oder nur eine vernachlässigbare thermische Ausdehnung des Spiegelsubstratmaterials erfolgt. Die Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten kann insbesondere bei der Herstellung des Spiegelsubstrats eingestellt werden. Insbesondere wird die Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten in Abhängigkeit einer zu erwartenden Betriebstemperatur des jeweiligen Abschnitts des Spiegelsubstrats eingestellt.At its zero crossing temperature ("zero crossing temperature"), the thermal expansion coefficient shows a zero crossing in its temperature dependence, in the vicinity of which there is no or only negligible thermal expansion of the mirror substrate material. The zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion can be adjusted in particular during the manufacture of the mirror substrate. In particular, the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion is set depending on an expected operating temperature of the respective section of the mirror substrate.
Das Material der beiden Abschnitte des Spiegelsubstrats ist insbesondere jeweils ein Material mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Beispielswiese liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer gewünschten Betriebstemperatur innerhalb eines Bereichs von +/- 20 ppb/K (parts per billion pro Kelvin), +/-15 ppb/K, +/- 10 ppb/K und/oder +/- 5 ppb/K. Der Wärmeausdehnungskoeffizient kann aber auch innerhalb eines anderen Bereichs liegen. Bei einem solchen Material mit ultraniedriger Wärmeausdehnung (z. B. einem unter der Bezeichnung „ULE“ für „Ultra-Low Expansion“ von der Firma Corning Inc. vertriebenen Substratmaterial) treten Veränderung der geometrischen Form und der Abmessungen durch Temperaturänderungen nur in sehr geringem Maß auf. Insbesondere wird ein solches Material mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten idealerweise in der Umgebung seiner (z.B. voreingestellten) Nulldurchgangstemperatur angewendet.The material of the two sections of the mirror substrate is in particular a material with a low coefficient of thermal expansion. For example, the coefficient of thermal expansion at a desired operating temperature is within a range of +/- 20 ppb/K (parts per billion per Kelvin), +/- 15 ppb/K, +/- 10 ppb/K, and/or +/- 5 ppb /K However, the coefficient of thermal expansion can also lie within a different range. Such an ultra-low thermal expansion material (e.g., a substrate material sold under the designation "ULE" for "Ultra-Low Expansion" by Corning Inc.) exhibits very little change in geometric shape and dimensions due to changes in temperature on. In particular, such a low coefficient of thermal expansion material is ideally applied in the vicinity of its (e.g., default) zero-crossing temperature.
Beispiele für das Material des Spiegelsubstrats in einem oder beiden Abschnitten umfassen ein Glasmaterial aus TiO2·SiO2, bei dem der ultraniedrige Wärmeausdehnungskoeffizient durch Variieren der Konzentration von TiC2 realisiert wird. Ein weiteres Beispiel ist eine Li2O-Al2O3-SiO2-Glaskeramik (unter dem Namen „Zerodur“ von der Firma Schott vertrieben) mit kristalliner Phase, bei dem der ultraniedrige Wärmeausdehnungskoeffizient durch gleichmäßig verteilte Nanokristalle in einer Restglasphase realisiert wird.Examples of the material of the mirror substrate in either or both portions include a glass material of TiO 2 ·SiO 2 in which the ultra-low thermal expansion coefficient is realized by varying the concentration of TiC 2 . Another example is a Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 glass ceramic (distributed under the name "Zerodur" by Schott) with a crystalline phase, in which the ultra-low coefficient of thermal expansion is achieved by uniformly distributed nanocrystals in a residual glass phase.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Spiegelsubstrat Kühlkanäle auf, welche zwischen den beiden Abschnitten, in dem näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt und/oder in dem weiter von der optisch aktiven Fläche entfernt angeordneten Abschnitt angeordnet sind.In accordance with one embodiment, the mirror substrate has cooling channels which are arranged between the two sections, in the section arranged closer to the optically active surface and/or in the section arranged further away from the optically active surface.
Dadurch kann der Spiegel aktiv gekühlt werden. Beispielsweise wird im Betrieb durch die Kühlkanäle ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, mit einer bestimmten Temperatur geleitet.This allows the mirror to be actively cooled. For example, during operation, a coolant, such as water, is conducted at a specific temperature through the cooling channels.
Weiterhin können durch geeignete Anordnung der beiden Abschnitte des Spiegelsubstrats in Abhängigkeit von der Anordnung der Kühlkanäle und/oder durch geeignete Ausgestaltung des Materials, insbesondere der Nulldurchgangstemperatur, der beiden Abschnitte thermische Deformationen (z. B. im Bereich der Kühlkanäle) reduziert oder vermieden werden. Beispielsweise kann die Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten oberhalb der Kühlkanäle, d.h. zwischen der optisch aktiven Fläche und den Kühlkanälen, anders ausgestaltet werden als unterhalb der Kühlkanäle.Furthermore, by suitably arranging the two sections of the mirror substrate depending on the configuration of the cooling channels and/or by suitably designing the material, in particular the zero crossing temperature, thermal deformations of the two sections (e.g. in the region of the cooling channels) can be reduced or avoided. For example, the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion above the cooling channels, i.e. between the optically active surface and the cooling channels, can be configured differently than below the cooling channels.
Insbesondere weisen die wenigstens zwei Abschnitte des Spiegelsubstrats einen ersten näher an der optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt und einen zweiten weiter von der optisch aktiven Fläche entfernt angeordneten Abschnitt auf. Beispielsweise sind die Kühlkanäle in einem zu dem zweiten Abschnitt benachbarten Bereich des ersten Abschnitts und/oder in einem zu dem ersten Abschnitt benachbarten Bereich des zweiten Abschnitts angeordnet sind.In particular, the at least two sections of the mirror substrate have a first section arranged closer to the optically active surface and a second section arranged further away from the optically active surface. For example, the cooling channels are arranged in an area of the first section adjacent to the second section and/or in an area of the second section adjacent to the first section.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten in den beiden Abschnitten in Bezug auf eine Höhe eines Wertes der Nulldurchgangstemperatur, eine Homogenität einer räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur und/oder eine Steigung einer Temperaturabhängigkeit des Wärmeausdehnungskoeffizienten benachbart zur Nulldurchgangstemperatur unterschiedlich ausgestaltet.According to a further embodiment, the zero crossing temperature of the thermal expansion coefficient is configured differently in the two sections in relation to a level of a value of the zero crossing temperature, a homogeneity of a spatial distribution of the zero crossing temperature and/or a slope of a temperature dependency of the thermal expansion coefficient adjacent to the zero crossing temperature.
Die Höhe des Wertes der Nulldurchgangstemperatur wird insbesondere in Abhängigkeit der jeweils in den Abschnitten erwarteten Betriebstemperatur bei der Benutzung des Spiegels (z. B. in einer EUV-Lithographieanlage) eingestellt. Beispielsweise wird die Höhe des Wertes der Nulldurchgangstemperatur auf die in den jeweiligen Abschnitten erwartete (z.B. durchschnittliche) Betriebstemperatur eingestellt.The level of the value of the zero crossing temperature is set in particular as a function of the operating temperature expected in each section when the mirror is used (eg in an EUV lithography system). For example, the level of the zero crossing temperature value is set to the expected (e.g. average) operating temperature in the respective sections.
Das Spiegelsubstratmaterial kann in der Realität aufgrund einer inhomogenen Materialzusammensetzung eine räumliche Verteilung der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen (insbesondere eine Punkt-zu-Punkt Variation der Nulldurchgangstemperatur). In diesem Fall wird unter der Höhe des Wertes der Nulldurchgangstemperatur in einem jeweiligen Abschnitt des Spiegelsubstrats insbesondere ein repräsentativer Wert, z.B. ein Durchschnittswert, der räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur in diesem Abschnitt verstanden.In reality, due to an inhomogeneous material composition, the mirror substrate material can have a spatial distribution of the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion (in particular a point-to-point variation of the zero crossing temperature). In this case, under the amount of the value of Zero crossing temperature in a respective section of the mirror substrate, in particular, a representative value, for example an average value, of the spatial distribution of the zero crossing temperature in this section.
Weiterhin kann auch die Homogenität der räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur in den beiden Abschnitten des Spiegelsubstrats gezielt unterschiedlich eingestellt sein. Dadurch kann beispielsweise unterschiedlichen Temperaturgradienten in den Abschnitten Rechnung getragen werden.Furthermore, the homogeneity of the spatial distribution of the zero crossing temperature in the two sections of the mirror substrate can also be set differently in a targeted manner. As a result, for example, different temperature gradients in the sections can be taken into account.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten in dem näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt auf einen höheren Wert eingestellt als in dem weiter von der optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt.According to a further embodiment, the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion is set to a higher value in the section arranged closer to the optically active surface than in the section arranged further from the optically active surface.
Dadurch kann das Material des näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitts des Spiegelsubstrats speziell für die höhere Betriebstemperatur nahe der optisch aktiven Fläche ausgelegt werden. Weiterhin kann das Material des weiter von der optisch aktiven Fläche entfernt angeordneten Abschnitts des Spiegelsubstrats für die niedrigere Betriebstemperatur weiter entfernt von der optisch aktiven Fläche ausgelegt werden.As a result, the material of the section of the mirror substrate arranged closer to the optically active surface can be designed specifically for the higher operating temperature near the optically active surface. Furthermore, the material of the section of the mirror substrate arranged further away from the optically active surface can be designed further away from the optically active surface for the lower operating temperature.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die räumliche Verteilung der Nulldurchgangstemperatur in dem näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt homogener als in dem weiter von der optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt.According to a further embodiment, the spatial distribution of the zero crossing temperature is more homogeneous in the section arranged closer to the optically active surface than in the section arranged further from the optically active surface.
Hohe Temperaturen und große Temperaturgradienten in dem näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt des Spiegelsubstrats stellen höhere Anforderungen an die Materialhomogenität, insbesondere die Homogenität der Nulldurchgangstemperatur. Dadurch, dass das Material des näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitts homogener in Bezug auf eine Punkt-zu-Punkt-Variation der Nulldurchgangstemperatur hergestellt wird, können thermische Deformation des Spiegelsubstrats dennoch in Grenzen gehalten oder verhindert werden.High temperatures and large temperature gradients in the section of the mirror substrate arranged closer to the optically active surface place higher demands on the material homogeneity, in particular the homogeneity of the zero crossing temperature. Due to the fact that the material of the section arranged closer to the optically active surface is produced more homogeneously in relation to a point-to-point variation of the zero crossing temperature, thermal deformation of the mirror substrate can nevertheless be kept within limits or prevented.
Demgegenüber kann das Material des weiter von der optisch aktiven Fläche entfernt angeordneten Abschnitts des Spiegelsubstrats, in dem niedrigere Temperaturen und kleinere Temperaturgradienten vorliegen, mit größeren Toleranzen in Bezug auf eine Materialhomogenität hergestellt werden. Dies erlaubt eine einfachere und kostengünstigere Herstellung des Spiegelsubstrats.In contrast, the material of the section of the mirror substrate that is arranged further away from the optically active surface, in which lower temperatures and smaller temperature gradients are present, can be produced with greater tolerances with regard to material homogeneity. This allows the mirror substrate to be manufactured more simply and cost-effectively.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steigung der Temperaturabhängigkeit des Wärmeausdehnungskoeffizienten benachbart zur Nulldurchgangstemperatur in dem näher zur optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt geringer als in dem weiter von der optisch aktiven Fläche angeordneten Abschnitt.According to a further embodiment, the slope of the temperature dependency of the coefficient of thermal expansion adjacent to the zero crossing temperature is lower in the section arranged closer to the optically active surface than in the section arranged further from the optically active surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verändert sich die Ausgestaltung der Nulldurchgangstemperatur in einem Grenzbereich der beiden Abschnitte kontinuierlich.According to a further embodiment, the design of the zero crossing temperature changes continuously in a border area of the two sections.
Durch einen kontinuierlichen Übergang der Ausgestaltung der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem einen der beiden Abschnitte zu dem anderen der beiden Abschnitte des Spiegelsubstrats kann eine mechanische Überbeanspruchung aufgrund diskontinuierlicher Ausdehnungskoeffizienten vermieden werden.Mechanical overload due to discontinuous coefficients of expansion can be avoided by a continuous transition in the design of the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion from one of the two sections to the other of the two sections of the mirror substrate.
Beispielsweise weist der erste Abschnitt (außerhalb des Grenzbereichs) einen ersten Wert der Nulldurchgangstemperatur auf, und weist der zweite Abschnitt (außerhalb des Grenzbereichs) einen zweiten Wert der Nulldurchgangstemperatur auf. Weiterhin verändert sich der Wert der Nulldurchgangstemperatur innerhalb des Grenzbereichs kontinuierlich von dem ersten Wert zu dem zweiten Wert.For example, the first section (out of bounds) has a first value of zero crossing temperature and the second section (out of bounds) has a second value of zero crossing temperature. Furthermore, the value of the zero-crossing temperature changes continuously from the first value to the second value within the limit range.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Lithographieanlage mit einem wie vorstehend beschriebenen optischen System vorgeschlagen.According to a further aspect, a lithography system with an optical system as described above is proposed.
Bei der Lithographieanlage handelt es sich beispielsweise um eine EUV-Lithographieanlage. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (von engl. „extreme ultraviolet“) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm, insbesondere 13,5 nm. Bei der Lithographieanlage kann es sich beispielsweise auch um eine DUV-Lithographieanlage handeln. Dabei steht DUV für „deep ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.The lithography system is, for example, an EUV lithography system. EUV stands for "extreme ultraviolet" and refers to a wavelength of the working light between 0.1 nm and 30 nm, in particular 13.5 nm. The lithography system can also be a DUV Act lithography system. DUV stands for "deep ultraviolet" and describes a working light wavelength between 30 and 250 nm.
In einer EUV- oder DUV-Lithographieanlage wird mittels eines Strahlformungs- und Beleuchtungssystems EUV- oder DUV-Strahlung auf eine Photomaske (engl. „reticle“) geleitet. Die Photomaske weist eine Struktur auf, welche mittels eines Projektionssystems der Lithographieanlage verkleinert auf einen Wafer oder dergleichen abgebildet wird.In an EUV or DUV lithography system, EUV or DUV radiation is directed onto a photomask (“reticle”) by means of a beam shaping and illumination system. The photomask has a structure which is imaged on a wafer or the like in reduced form by means of a projection system of the lithography system.
Der Spiegel des optischen Systems kann jeder der Spiegel der EUV- oder DUV-Lithographieanlage sein.The mirror of the optical system can be any of the mirrors of the EUV or DUV lithography system.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das optische System weist einen Spiegel mit einer optisch aktiven Fläche und einem Spiegelsubstrat auf. Das Verfahren umfasst den Schritt eines Herstellens des Spiegelsubstrats mit wenigstens zwei Abschnitten, wobei eine Nulldurchgangstemperatur eines Wärmeausdehnungskoeffizienten in den beiden Abschnitten unterschiedlich ausgestaltet ist. Außerdem sind die beiden Abschnitte dazu eingerichtet, in unterschiedlichen Abständen zur optisch aktiven Fläche angeordnet zu werden.According to a further aspect, a method for producing an optical system for proposed a lithography system. The optical system has a mirror with an optically active surface and a mirror substrate. The method includes the step of producing the mirror substrate with at least two sections, wherein a zero crossing temperature of a coefficient of thermal expansion is configured differently in the two sections. In addition, the two sections are designed to be arranged at different distances from the optically active surface.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zwei Abschnitte des Spiegelsubstrats einzeln hergestellt, oder durch Trennen mindestens eines Spiegelsubstrat-Rohblocks hergestellt.According to one embodiment of the method, the two sections of the mirror substrate are manufactured individually, or manufactured by separating at least one mirror substrate ingot.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den Schritt eines Zusammenfügens der beiden Abschnitte.According to a further embodiment of the method, the method includes the step of joining the two sections together.
Insbesondere werden die beiden Abschnitte physikalisch und/oder chemisch zusammengefügt. Beispielsweise werden die beiden Abschnitte derart zusammengefügt, dass sich die Wärmeausdehnungseigenschaften in einem Grenzbereich der beiden Abschnitte kontinuierlich verändern.In particular, the two sections are joined together physically and/or chemically. For example, the two sections are joined in such a way that the thermal expansion properties change continuously in a border area of the two sections.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden in einem oder beiden Abschnitten Kühlkanäle ausgebildet, insbesondere eingefräst.According to a further embodiment of the method, cooling channels are formed, in particular milled, in one or both sections.
Beispielsweise werden die Kühlkanäle vor dem Zusammenfügen der beiden Abschnitte in einem oder beiden Abschnitten ausgebildet.For example, the cooling channels are formed in one or both sections before the two sections are joined together.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die zwei Abschnitte des Spiegelsubstrats zur Ausbildung der unterschiedlichen Ausgestaltung der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten aus unterschiedlichen Materialzusammensetzungen und/oder durch unterschiedlich starkes Homogenisieren einer oder mehrerer Materialzusammensetzungen hergestellt.According to a further embodiment of the method, the two sections of the mirror substrate for forming the different design of the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion are produced from different material compositions and/or by varying degrees of homogenization of one or more material compositions.
Beispielsweise wird bei einem Glasmaterial aus TiO2-SiO2, bei dem der ultraniedrige Wärmeausdehnungskoeffizient durch Variieren der Konzentration von TiO2 realisiert wird, durch gleichmäßigere Verteilung des TiO2 eine größere Homogenität der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht. Beispielsweise wird bei einer Li2O-Al2O3-SiO2-Glaskeramik (Zerodur), bei der der ultraniedrige Wärmeausdehnungskoeffizient durch Nanokristalle in einer Restglasphase realisiert wird, durch gleichmäßigere Verteilung der Nanokristalle eine größere Homogenität der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht.For example, in a glass material of TiO 2 -SiO 2 in which the ultra-low coefficient of thermal expansion is realized by varying the concentration of TiO 2 , greater homogeneity of the zero-crossing temperature of the coefficient of thermal expansion is achieved by more uniform distribution of the TiO 2 . For example, in the case of a Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 glass ceramic (Zerodur), in which the ultra-low coefficient of thermal expansion is achieved by nanocrystals in a residual glass phase, greater homogeneity of the zero crossing temperature of the coefficient of thermal expansion is achieved through a more even distribution of the nanocrystals.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens einer der zwei Abschnitte des Spiegelsubstrats zur Ausbildung der unterschiedlichen Ausgestaltung der Nulldurchgangstemperatur des Wärmeausdehnungskoeffizienten nachträglich behandelt, insbesondere wärmebehandelt bzw. getempert.According to a further embodiment of the method, at least one of the two sections of the mirror substrate is subsequently treated, in particular heat-treated or tempered, to form the different design of the zero crossing temperature of the thermal expansion coefficient.
„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."A" is not necessarily to be understood as being limited to exactly one element. Rather, a plurality of elements, such as two, three or more, can also be provided. Any other count word used here should also not be understood to mean that there is a restriction to precisely the stated number of elements. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless otherwise stated.
Die für das optische System beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die Lithographieanlage und das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.The embodiments and features described for the optical system apply correspondingly to the lithography system and the proposed method and vice versa.
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.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
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.
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1 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV- Projektionslithografie; -
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines optischen Systems derProjektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer Ausführungsform; -
3 veranschaulicht einen Temperaturverlauf eines Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Spiegelsubstratmaterials eines Spiegels des optischen Systems aus2 gemäß einer Ausführungsform; -
4 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des optischen Systems aus2 gemäß einer Ausführungsform; -
5 veranschaulicht einen Herstellungsschritt des Verfahrens nach4 ; und -
6 veranschaulicht einen weiteren Herstellungsschritt des Verfahrens nach4 .
-
1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography; -
2 FIG. 12 shows a cross-sectional view of an optical system of the projection exposure apparatus from FIG1 according to one embodiment; -
3 FIG. 12 illustrates a temperature profile of a thermal expansion coefficient of a mirror substrate material of a mirror of theoptical system 2 according to one embodiment; -
4 FIG. 12 shows a flow chart of a method for manufacturing theoptical system 2 according to one embodiment; -
5 illustrates a manufacturing step of the method according to FIG4 ; and -
6 illustrates a further manufacturing step of the method4 .
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.Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated. Furthermore, it should be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.
Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. 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 separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of an
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.A
In der
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.The
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 verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung, Beleuchtungslicht oder Arbeitslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 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 (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.The
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 Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the
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 Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der
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.The
Wie beispielsweise aus der
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.The
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. A
Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The
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
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as a honeycomb condenser (Fly's Eye Integrator).
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 Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
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.The individual
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.In another embodiment of the illumination optics 4 that is not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der
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.In a further embodiment of the illumination optics 4, the
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.The imaging of the
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The
Bei dem in der
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, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 4, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung 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 kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung 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 sind bekannt aus der
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 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 Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.In each case one of the
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 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.The
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.The illumination of the entrance pupil of the
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 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.The entrance pupil of the
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. The
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.In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the
Bei der in der
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.The
Durch Bestrahlung der Spiegel 19, 20, 22, M1-M6 oder anderer Spiegel der Beleuchtungsoptik 4 und der Projektionsoptik 10 mit Arbeitslicht 16 erwärmen sich diese Spiegel aufgrund von Absorption der Strahlung. Dadurch können thermische Deformationen entstehen, welche eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften verursachen.By irradiating the
Das optische System 200 weist einen Spiegel 201 auf. Bei dem Spiegel 201 kann es sich um jeden der Spiegel 19, 20, 22, M1-M6 der Projektionsbelichtungsanlage 1 (
Der Spiegel 201 umfasst eine optisch aktive Fläche 202 und ein Spiegelsubstrat 203. Das Spiegelsubstrat 203 ist beispielsweise aus einem TiO2-SiO2-Glasmaterial oder aus einer Li2O-Al2O3-SiO2-Glaskeramik (Zerodur) hergestellt. Weiterhin umfasst der Spiegel 201 beispielsweise ein Reflexionsschichtsystem 204 zur Bereitstellung der optisch aktiven Fläche 202.The mirror 201 comprises an optically
Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird der Spiegel 201 (
Das Spiegelsubstrat 203 umfasst wenigstens zwei Abschnitte 205, 206, welche in unterschiedlichen Abständen d1, d2 zur optisch aktiven Fläche 202 angeordnet sind. Mit anderen Worten ist ein erster Abschnitt 205 näher (Abstand d1) an der optisch aktiven Fläche 202 angeordnet, und ist ein zweiter Abschnitt 206 weiter entfernt (Abstand d2) von der optisch aktiven Fläche 202 angeordnet. Beispielsweise ist der erste Abschnitt 205 direkt angrenzend an das Reflexionsschichtsystem 204, welches die optisch aktive Fläche 202 bereitstellt, angeordnet. Beispielsweise ist der zweite Abschnitt 206 direkt angrenzend an den ersten Abschnitt 205 angeordnet.The
Weiterhin ist ein Material der beiden Abschnitte 205, 206 derart hergestellt und/oder bearbeitet, dass die Wärmeausdehnungseigenschaften der Abschnitte 205, 206 für die bei der Bestrahlung des Spiegels 201, z. B. mit EUV-Licht 16 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 (
Weiterhin verändert sich die Nulldurchgangstemperatur beispielsweise in einem Grenzbereich 207 (
Das Spiegelsubstrat 203 kann Kühlkanäle 208 zur aktiven Kühlung des Spiegels 201 aufweisen. In
Zusätzlich zur oder anstatt einer Einstellung unterschiedlicher Nulldurchgangstemperaturen ZCT1 und ZCT2 in den beiden Abschnitten 205, 206 des Spiegelsubstrats 203, kann auch eine Homogenität einer räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur in den beiden Abschnitten 205, 206 unterschiedlich eingestellt sein. Insbesondere kann die räumliche Verteilung der Nulldurchgangstemperatur in dem ersten Abschnitt 205, der näher zur optisch aktiven Fläche 202 angeordnet ist, homogener sein als in dem zweiten Abschnitt 206, der weiter von der optisch aktiven Fläche 202 entfernt angeordnet ist.In addition to or instead of setting different zero crossing temperatures ZCT 1 and ZCT 2 in the two
Außerdem kann auch eine Steigung einer Temperaturabhängigkeit des Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE1, CTE2 benachbart zur Nulldurchgangstemperatur ZCT1, ZTC2 in den beiden Abschnitten 205, 206 unterschiedlich sein.In addition, a slope of a temperature dependency of the coefficient of thermal expansion CTE 1 , CTE 2 adjacent to the zero crossing temperature ZCT1 , ZTC2 can also be different in the two
Im Folgenden wird mit Bezug zu den
In einem ersten Schritt S1, S 1' des Verfahrens wird ein Spiegelsubstrat 203 (
Im ersten Schritt des Verfahrens S 1, S 1' können die beiden Abschnitte 205, 206 des Spiegelsubstrats 203 einzeln hergestellt werden (Schritt S1 in
Alternativ kann zunächst, wie in
Werden die beiden Abschnitte 205, 206 des Spiegelsubstrats 203 in Schritt S1 einzeln hergestellt, dann können die beiden Abschnitte 205, 206 zur Einstellung einer unterschiedlichen Nulldurchgangstemperatur ZCT1, ZCT2 des Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE1, CTE2 aus unterschiedlichen Materialzusammensetzungen hergestellt werden. Zusätzlich oder stattdessen können die beiden Abschnitte 205, 206 zur Einstellung einer unterschiedlichen Nulldurchgangstemperatur ZCT1, ZCT2 des Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE1, CTE2 auch nachträglich auf unterschiedliche Weise wärmebehandelt werden (z.B. durch Tempern). Insbesondere wird in Schritt S1 eine Nulldurchgangstemperatur ZCT1 des ersten Abschnitts 205 höher eingestellt als eine Nulldurchgangstemperatur ZCT2 des zweiten Abschnitts 206. Beispielsweise wird eine Nulldurchgangstemperatur ZCT1 des ersten Abschnitts 205 auf 28°C eingestellt und eine Nulldurchgangstemperatur ZCT2 des zweiten Abschnitts 206 auf 22°C. Die Nulldurchgangstemperaturen ZCT1, ZCT2 der beiden Abschnitte 205, 206 können aber auch, zum Beispiel je nach zu erwartender Betriebstemperatur (z.B. Durchschnitts-Betriebstemperatur) bei der Bestrahlung des Spiegels 201 (
Weiterhin können die Abschnitte 205, 206 in Schritt S1 auch derart hergestellt werden, dass ihre (jeweilige) Materialzusammensetzung, insbesondere die räumliche Verteilung ihrer (jeweiligen) Nulldurchgangstemperatur ZCT1, ZCT2, einen unterschiedlichen Homogenitätsgrad aufweist. Beispielsweise wird eine Materialzusammensetzung des ersten Abschnitts 205 homogener gestaltet (z.B. besser durchmischt) als eine Materialzusammensetzung des zweiten Abschnitts 206, so dass der erste Abschnitt 205 stärkeren Temperaturen und Temperaturgradienten ausgesetzt sein kann, ohne stark zu deformieren.Furthermore, the
Werden die beiden Abschnitte 205', 206' des Spiegelsubstrats 203' hingegen in Schritt S 1' aus einem Spiegelsubstrat-Rohblock 211 (
In einer Variante des Schritt S1' werden aus zwei oder mehr Spiegelsubstrat-Rohblöcken - ähnlich dem Rohblock 211 in
In einem zweiten optionalen Schritt S2 des Verfahrens können in einem oder beiden Abschnitten 205, 206 Kühlkanäle 208 ausgebildet, insbesondere eingefräst, werden. Die Kühlkanäle 208 können, wie in
In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden die beiden Abschnitte 205, 206 (bzw. 205', 206' oder 205'', 206'') zusammengefügt. Insbesondere werden die beiden Abschnitte 205, 206 (bzw. 205', 206' oder 205'', 206'') physikalisch und chemisch zusammengefügt. Beispielsweise werden sie durch Erwärmen eines Grenzbereichs (siehe 207 in
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
- 22
- Beleuchtungssystemlighting system
- 33
- Lichtquellelight source
- 44
- Beleuchtungsoptiklighting optics
- 55
- Objektfeldobject field
- 66
- Objektebeneobject level
- 77
- Retikelreticle
- 88th
- Retikelhalterreticle holder
- 99
- Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
- 1010
- Projektionsoptikprojection optics
- 1111
- Bildfeldimage field
- 1212
- Bildebenepicture plane
- 1313
- Waferwafers
- 1414
- Waferhalterwafer holder
- 1515
- WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
- 1616
- Beleuchtungsstrahlungillumination radiation
- 1717
- Kollektorcollector
- 1818
- Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
- 1919
- Umlenkspiegeldeflection mirror
- 2020
- erster Facettenspiegelfirst facet mirror
- 2121
- erste Facettefirst facet
- 2222
- zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
- 2323
- zweite Facette second facet
- 200200
- optisches Systemoptical system
- 201201
- optisches Elementoptical element
- 202202
- optisch aktive Flächeoptically active surface
- 203, 203'203, 203'
- Spiegelsubstratmirror substrate
- 204204
- Reflexionsschichtsystemreflective layer system
- 205, 205', 205''205, 205', 205''
- Abschnittsection
- 206, 206', 206''206, 206', 206''
- Abschnittsection
- 207207
- Grenzbereichborder area
- 208, 208'208, 208'
- Kühlkanalcooling channel
- 209209
- Bereicharea
- 210210
- Bereicharea
- 211211
- Rohblock ingot
- CTECTE
- Wärmeausdehnungskoeffizientcoefficient of thermal expansion
- CTE1, CTE2CTE1, CTE2
- Wärmeausdehnungskoeffizientcoefficient of thermal expansion
- d1d1
- AbstandDistance
- d2d2
- AbstandDistance
- M1-M6M1-M6
- Spiegelmirror
- S1-S3S1-S3
- Verfahrensschritteprocess steps
- S1', S11', S21'S1', S11', S21'
- Verfahrensschritteprocess steps
- ZCT1, ZCT2ZCT1, ZCT2
- Nulldurchgangstemperaturzero crossing temperature
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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