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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie.
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Für Projektionsbelichtungsanlagen bestehen extrem hohe Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit, die maßgeblich von der Positionierung der optischen Elemente einer Projektionsbelichtungsanlage abhängt.
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Die dadurch erforderliche äußerst genaue Ausrichtung der zur Positionierung der optischen Elemente erforderlichen Aktuatoren und Sensoren bei der Montage, die häufig auch in bis zu 6-Freiheitsgraden notwendig ist, wird nach dem Stand der Technik durch die Verwendung von austauschbaren Abstandshaltern zwischen Anschraubpunkten und Anschlägen der Aktuatoren und Sensoren realisiert, die solange mit Abstandshaltern mit wechselnder Dicke getauscht werden, bis der Sensor und der Aktuator richtig positioniert sind.
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Im Fall von schlecht zugänglichen Anschraubpunkten haben diese Abstandshalter den Nachteil, dass sie bei der Montage oder der Demontage der Aktuatoren, Sensoren, optischer Elemente oder auch anderer Bauteile leicht herunterfallen können, wodurch sie entweder in unzugänglichen Bereichen der Projektionsbelichtungsanlage zum Liegen kommen oder beim Herunterfallen die empfindlichen optischen Wirkflächen der optischen Elemente oder andere Bauteile beschädigen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, bei welcher die genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit zwei Komponenten, welche über eine lösbare Verbindungseinheit in mindestens einem Freiheitsgrad zueinander ausgerichtet werden, zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Teil der Verbindungseinheit mit mindestens einer Komponente über eine feste formschlüssige Verbindung unverlierbar miteinander verbunden ist. Unter einer festen formschlüssigen Verbindung ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass der Formschluss nicht zufällig verloren gehen kann, wie beispielsweise in dem Fall, dass zwei Haken ineinandergreifen. In eine Richtung weist die Verbindung in diesem Fall einen Formschluss auf und in der entgegengesetzten Richtung geht der Formschluss verloren.
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Dabei kann die Verbindungseinheit eine Schraube und einen Abstandshalter umfassen. Der Abstandshalter, der auch als Spacer bezeichnet wird, ist im Wesentlichen eine mit geringer Fertigungstoleranz gefertigte Unterlegscheibe bestimmter Dicke, die dazu verwendet werden kann den Abstand zwischen zwei Komponenten sehr genau einzustellen. Dadurch können zwei Komponenten, wie beispielsweise ein Spiegel und ein Rahmen einer Projektionsbelichtungsanlage oder auch Aktuatoren und Sensoren und ein Rahmen zueinander in bis zu sechs Freiheitsgraden positioniert werden.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die Schraube und eine Komponente miteinander unverlierbar verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass noch bevor die Dicke des Abstandshalter bekannt ist, die Schraube bereits mit einer Komponente verbunden werden kann, wodurch die Positionierung der Komponenten im Montageprozess beschleunigt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Schraube, eine Komponente und der Abstandshalter miteinander unverlierbar verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass an schlecht zugänglichen Anschraubpunkten die Gefahr minimiert beziehungsweise vollständig vermieden wird, den Abstandshalter bei der Positionierung zwischen den beiden Komponenten oder auch bei der Demontage der Komponenten, wie beispielsweise im Servicefall, fallen zu lassen.
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Dabei können die Schraube und der Abstandshalter fest formschlüssig miteinander verbunden sein.
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Insbesondere können die Schraube, die Komponente und der Abstandshalter durch die feste formschlüssige Verbindung der Schraube mit dem Abstandshalter unverlierbar miteinander verbunden sein. Dies bedeutet, dass die Schraube beispielsweise nicht mit der Komponente alleine eine feste formschlüssige Verbindung haben muss. Die Schraube kann beispielsweise durch ein Durchgangsloch der Komponente hindurchgesteckt werden und auf der anderen Seite mit dem Abstandshalter verschraubt werden, wodurch die feste formschlüssige Verbindung aller drei Bauteile bewirkt wird.
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Weiterhin kann mindestens eine Komponente ein Gewinde umfassen. Das Gewinde kann beispielsweise in einer zweiten Komponente ausgebildet sein, in welches die mit der ersten Komponente unverlierbar verbundene Schraube eingeschraubt wird, um die beiden Komponenten miteinander zu verbinden.
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Weiterhin kann das Gewinde der Komponente mindestens so lange sein wie die Gewindelänge der Schraube der Verbindungseinheit. Dies hat den Vorteil, dass die maximale Tragkraft des Gewindes erreicht werden kann.
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Daneben kann das Gewinde der Komponente einen Freistich umfassen. Dieser reduziert die zum Festziehen der Verbindung notwendigen Gewindegänge, wobei die benötigte Steifigkeit oder Zuverlässigkeit der Verschraubung berücksichtigt werden muss.
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Insbesondere kann der Freistich in dem Gewinde mindestens so lange sein wie die Gewindelänge der Schraube der Verbindungseinheit. Dies hat den Vorteil, dass ein gleichzeitiger Eingriff des Gewindes der Schraube im Gewinde des Abstandshalters und im Gewinde der zweiten Komponente vermieden werden kann.
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Daneben kann die Schraube der Verbindungseinheit einen als Bolzen ausgebildeten Teilbereich umfassen. Der Bolzen ermöglicht einerseits, dass die Schraube nicht gleichzeitig im Gewinde der ersten Komponente und im Gewinde des Abstandshalters im Eingriff ist und anderseits auch das die Schraube nicht in den Gewinden der ersten Komponente, des Abstandshalters und der zweiten Komponente im Eingriff ist.
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Insbesondere kann der als Bolzen ausgebildete Teilbereich mindestens eine Länge aufweisen, welche der Dicke der von der Schraube durchdrungenen Komponente und der Dicke des Abstandshalters entspricht.
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Weiterhin kann der als Bolzen ausgebildete Teilbereich derart ausgebildet sein, dass die Schraube in dem Gewinde der Komponente, mit welcher die Schraube unverlierbar verbunden ist, zentriert wird. Der als Bolzen ausgebildete Teilbereich der Schraube kann dadurch hergestellt werden, dass das Gewinde der Schraube abgedreht wird. Dadurch ist der Außendurchmesser des Bolzens minimal kleiner als der Innendurchmesser des zum Gewinde der Schraube korrespondierenden Gewindes in der Komponente, wodurch eine gute Zentrierung des Bolzens im Gewinde der Komponente ermöglicht werden kann. Die Zentrierung im Gewinde der ersten von der Schraube durchdrungen Komponente hat den Vorteil, dass das oft nicht einsehbare Gewinde der zweiten Komponente leichter gefunden werden kann.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung handelt es sich bei den Komponenten um Komponenten eines Facettenspiegels. So kann es sich bei der ersten Komponente um eine Aktuator-Sensor-Einheit und bei der zweiten Komponente um eine Grundplatte eines Facettenspiegels handeln. Unter einer Aktuator-Sensor-Einheit ist dabei eine Baugruppe zu verstehen, welche in der Grundplatte eines Facettenspiegels eingeschraubt ist und mittels welcher Spiegelfacetten eines Facettenspiegels ausgerichtet werden können, um beispielsweise gewünschte Beleuchtungsbedingungen herzustellen. Derartige Einheiten erfordern von Zeit zu Zeit Wartungs-, Kalibrations- oder Reparaturmaßnahmen, und es ist wünschenswert, dass derartige Maßnahmen vorgenommen werden können, ohne die gesamte zugehörige Projektionsbelichtungsanlage zu demontieren. In diesem Fall ist es von besonderem Vorteil, wenn ein Verlust von Teilen bei Arbeiten an der Anlage an ihrem üblichen Einsatzort vermieden werden kann.
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Auch für andere, insbesondere tauschbare oder schwer zugängliche Komponenten von Projektionsbelichtungsanlagen, wie beispielsweise Spiegelmodule, Sensoren oder Strukturelemente, kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden und ermöglicht auf diese Weise eine einfachere, risikoärmere Vor-Ort-Wartung.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
- 2 schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
- 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung, und
- 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben, in welcher die Erfindung zur Anwendung kommen kann. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer 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.
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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.
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In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
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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.
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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.
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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 oder Beleuchtungslicht 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.
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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.
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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.
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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 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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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.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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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 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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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.
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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.
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Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
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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.
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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.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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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.
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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.
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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.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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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.
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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
US 2018/0074303 A1 .
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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.
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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.
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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 bezeichnet.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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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.
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Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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In 2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann.
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Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.
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Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.
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Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
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Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, in welcher zwei Komponenten 30, 34 über eine Verbindungeinheit 42 miteinander verbunden sind. Die 3 ist dabei zur Verdeutlichung im oberen Bereich in einer sogenannten Explosionszeichnung dargestellt, in welcher die Teile wie durch eine Explosion aus ihrer ursprünglichen montierten Position auseinandergezogen dargestellt werden, wodurch die Teile alle einzeln zu erkennen sind. Im oberen Bereich der 3 ist grob schematisch die erste als Aktuator-Sensor-Einheit 30 ausgebildete Komponente dargestellt, welche ein Durchgangsloch 33 umfasst, durch welches ein erstes als Schraube 39 ausgebildetes Teil der Verbindungseinheit 42 geführt wird. Die Schraube 39 umfasst einen Teilbereich, welcher als Außengewinde 40 ausgebildet ist und einen Teilbereich, welcher als Bolzen 41 ausgebildet ist. Der Bolzen 41 kann beispielsweise durch Abdrehen des Außengewindes 40 in dem Teilbereich hergestellt werden. Zwischen der Aktuator-Sensor-Einheit 30 und der zweiten als Grundplatte 34 eines Facettenspiegels ausgebildeten Komponente ist ein zweites als Abstandshalter 37, welcher im Folgenden als Spacer 37 bezeichnet wird, ausgebildetes Teil der Verbindungseinheit 42 angeordnet. Ein Spacer 37 ist im Wesentlichen eine mit geringer Fertigungstoleranz gefertigte Unterlegscheibe bestimmter Dicke, welche ein zu dem Außengewinde 40 der Schraube 39 korrespondierendes Innengewinde 38 umfasst. In einer Vormontage kann die Schraube 39 durch das Durchgangsloch 33 der Aktuator-Sensor-Einheit 30 geführt werden und auf der entgegengesetzten Seite mit dem Spacer 37 verschraubt werden, wie im unteren Bereich der 3 dargestellt ist. Die Verbindungseinheit 42 ist dadurch mit der Aktuator-Sensor-Einheit 30 unverlierbar verbunden. Zur Verbindung der beiden Komponenten 30, 34 wird der Spacer 37 ausgerichtet und die Schraube 39 in das Innengewinde 35 der Grundplatte 34 eingeschraubt. Das Innengewinde 35 umfasst auf der zur Aktuator-Sensor-Einheit 30 gerichteten Seite einen Freistich 36 mit einer Länge B, die mindestens derart ausgebildet ist, dass das Außengewinde 40 mit der Länge A der Schraube 39 vollständig durch den Spacer 37 mit der Dicke E geschraubt ist, also der Spacer 37 im Bereich des Bolzens 41 der Schraube 39 angeordnet ist, bevor die Schraube 39 in das Innengewinde 35 der Grundplatte 34 eingreift. Mit anderen Worten muss A kleiner oder gleich B sein. Dadurch wird das gleichzeitige Eingreifen der Schraube 39 im Innengewinde 38 des Spacers 37 und dem Innengewinde 35 der Grundplatte 34 vermieden. Die Länge C des Bolzens 41 der Schraube 39 ist daher mindestens derart lange, wie die Länge D des Durchgangslochs 33 plus die Dicke E des Spacers 37 und die minimale Einschraubtiefe des Außengewindes 40 der Schraube 39 in der Grundplatte 34.
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4 zeigte zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung, in welcher die Aktuator-Sensor-Einheit 30 an Stelle des Durchgangslochs 33 ein Innengewinde 31 umfasst. Dies hat den Vorteil, dass in einem ersten Vormontageschritt die Schraube 39 mit der Aktuator-Sensor-Einheit 30 unverlierbar verbunden werden kann. Ein weiterer Vorteil des Innengewindes 31 ist es, dass der Bolzen 41 der Schraube 39 im Gewinde weniger Spiel als in einem Durchgangsloch 33, wie in der 3 dargestellt, aufweist, wodurch die Schraube 39 und damit auch der später mit dieser verbundene Spacer 37 leichter zum Innengewinde 35 der Grundplatte 34 positioniert werden können. Nach Auswahl der passenden Dicke des Spacers 37 wird dieser mit der Schraube 39 verbunden und danach werden die beiden Komponenten 30, 34, wie in der 3 bereits erläutert, miteinander verbunden. Im unteren Bereich der 4 ist eine alternative Ausführung des Innengewindes 31 der Aktuator-Sensor-Einheit 30 dargestellt. Dieses umfasst einen Freistich 32, welcher vorteilhaft die Länge des Innengewindes 31 und damit die Dauer des Durchschraubens der Schraube 39 durch das Innengewinde 31 der Aktuator-Sensor-Einheit 30 reduziert. Die Länge des Innengewindes 31 sollte dabei weiterhin derart groß sein, dass der Bolzen 41 ausreichend zentriert wird, um in das Innengewinde 35 der Grundplatte 34 leichter einzugreifen. Die Aktuator-Sensor-Einheit 30, welche in der 3 und der 4 erläutert wird, ist Teil des in der 1 und der 2 gezeigten Beleuchtungssystems 2, 102 und nur als beispielhafter Anwendungsfall für die Erfindung zu sehen. Die Erfindung kann auch in der Projektionsoptik 10, 110 oder an anderer Stelle in einer Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 Anwendung finden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Strahlungsquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafers
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- EUV-Strahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- Facettenspiegel
- 21
- Facetten
- 22
- Facettenspiegel
- 23
- Facetten
- 30
- Aktuator-Sensor-Einheit
- 31
- Innengewinde
- 32
- Freistich
- 33
- Durchgangsloch
- 34
- Grundplatte
- 35
- Innengewinde
- 36
- Freistich
- 37
- Spacer
- 38
- Innengewinde
- 39
- Schraube
- 40
- Außengewinde
- 41
- Bolzen
- 42
- Verbindungseinheit
- A
- Länge Gewinde Schraube
- B
- Länge Freistich zweite Komponente
- C
- Länge Bolzen der Schraube
- D
- Länge Durchgansloch/Innengewinde erste Komponente
- E
- Dicke Spacer
- 101
- Projektionsbelichtungsanlage
- 102
- Beleuchtungssystem
- 107
- Retikel
- 108
- Retikelhalter
- 110
- Projektionsoptik
- 113
- Wafers
- 114
- Waferhalter
- 116
- DUV-Strahlung
- 117
- optisches Element
- 118
- Fassungen
- 119
- Objektivgehäuse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009600 A1 [0034, 0038]
- US 2006/0132747 A1 [0036]
- EP 1614008 B1 [0036]
- US 6573978 [0036]
- DE 102017220586 A1 [0041]
- US 2018/0074303 A1 [0055]
