DE10240002A1

DE10240002A1 - Optisches Teilsystem insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem in mindestens zwei Stellungen verbringbaren optischen Element

Info

Publication number: DE10240002A1
Application number: DE10240002A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Singer; Joachim Heinz; Jochen Wietzorrek; Markus Weiss
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-11
Also published as: AU2003238379A1; US7362414B2; JP2005536899A; US20060001854A1; US20070283591A1; WO2004021085A1; EP1532488A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Teilsystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit DOLLAR A einem Strahlbüschel (4), das das optische Teilsystem durchläuft mindestens einem optischen Element, auf das die Strahlen des Strahlbüschels (4) in einem ersten Nutzbereich (12, 108.1, 152, 208.1, 308.1) auftreffen. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass DOLLAR A das optische Element mindestens einen weiteren Nutzbereich (14, 108.2, 154, 208.1, 308.1) aufweist und Einrichtungen zum Verbringen des optischen Elementes in mindestens zwei Stellungen, eine erste Stellung und eine (weitere) Stellung(en), wobei das Strahlbüschel in der ersten Stellung im ersten Nutzbereich (12, 152, 108.1, 208.1, 308.1) und in der zweiten (weiteren) Stellung in einem zweiten (weiteren) Nutzbereich (14, 154, 108.2, 208.2, 308.2) auf die Oberfläche des optischen Elementes auftrifft.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Teilsystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage, wobei ein Strahlbüschel das Teilsystem durchläuft und das optische Teilsystem mindestens ein optisches Element, auf das die Strahlen des Strahlbüschels in einem ersten Nutzbereich auftreffen, aufweist. Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie, insbesondere für Wellenlängen ≤ 193 nm sind aus einer Vielzahl von Anmeldungen bekannt geworden. Bezüglich katadioptrischer Systeme wird auf die DE-A-100 20 592 ; bezüglich refraktiver Systeme auf die DE 198 55 157 und DE-A-199 05 203 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird. Das Gebiet der Erfindung liegt bevorzugt im Bereich der Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere solche, die mit EUV-Strahlung arbeiten.
Als Wellenlängen für die EUV-Lithographie werden derzeit Wellenlängen im Bereich 11 – 14 nm, insbesondere 13,5 nm diskutiert bei einer numerischen Apertur von 0,2 - 0,3. Die Bildqualität in der EUV-Lithographie wird bestimmt einerseits durch das Projektionsobjektiv, andererseits durch das Beleuchtungssystem. Das Beleuchtungssystem soll eine möglichst gleichförmige Ausleuchtung der Feldebene, in der die strukturtragende Maske, das sogenannte Retikel, angeordnet ist, zur Verfügung stellen. Das Projektionsobjektiv bildet die Feldebene in eine Bildebene, die sogenannte Waferebene ab, in der ein lichtsensitives Objekt angeordnet ist. Projektionsbelichtungsanlagen für die EUV-Lithographie sind mit reflektiven optischen Elementen ausgeführt. Die Form des Feldes in der Bildebene einer EUV-Projetionsbelichtungsanlage ist typischerweise die eines Ringfeldes mit einem hohen Aspektverhältnis von 2 mm (Breite) x 22 – 26 mm (Bogenlänge). Die Projektionssysteme werden üblicherweise im Scanning Mode betrieben. Betreffend EUV-Projektionsbelichtungsanlagen wird auf die nachfolgenden Veröffentlichungen verwiesen:
W. Ulrich, S.Beiersdörfer, H.J.Mann, "Trends in Optical Design of Projection Lenses for UV- and EUV-Lithography" in Soft-X-Ray and EUV Imaging Systems, W.M.Kaiser, R.H.Stulen (Hrsg), Proceedings of SPIE, Vol. 4146 (2000), Seiten 13-24 und
M.Antoni, W.Singer, J.Schultz, J.Wangler, I.Escudero-Sanz, B.Kruizinga, "Illumination Optics Design for EUV-Lithography" in Soft X Ray and EUV Imaging Systems, W.M.Kaiser, R.H.Stulen (Hrsg), Proceedings of SPIE, Vol. 4146 (2000), Seiten 25-34
deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird.
Bei Projektionsbelichtungsanlagen, die mit Wellenlängen ≤ 193 nm, insbesondere im Bereich ≤ 157 nm, besonders im EUV-Bereich mit Wellenlängen < 30 nm arbeiten, besteht das Problem darin, dass die Strahlung im EUV- bzw. VUV- und DUV-Bereich zu einer Kontamination und/oder Zerstörung der optischen Oberfläche der Komponenten, die auch als optische Elemente bezeichnet werden, führen.
Ferner sind insbesondere die ersten und letzten optischen Flächen von bspw. refraktiven Systemen besonders gefährdet zu kontaminieren, weil diese sich in unmittelbarer Nähe z.B. zu einer Quelle, einer Maske oder einem zu belichtenden Wafer befindet. Über diese können Verunreinigungen in das optische System eingebracht werden. Es ist daher üblich diese abschließenden Flächen z.B. durch Pellikels, das sind dünne Folien zu schützen. Derartige Folien führen jedoch zu Absorption und führen außerdem in das optische System Aberrationen ein.
Die hochenergetische Strahlung der Lichtquellen ≤ 193 nm führen dazu, daß zum Beispiel die Restsauerstoffanteile durch die Strahlung in Ozon verwandelt werden, welches wiederum die Oberflächen der optischen Elemente, d.h. deren Beschichtung angreift und zerstören kann.
Ferner können sich durch Restgaskonzentrationen wie z.B. Kohlenwasserstoffe in der umgebenden Atmosphäre der optischen Fläche Kontaminationen auf der optischen Fläche bilden, z.B. durch Kristallbildung oder Schichten z.B. aus Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen. Eine derartige Kontamination führt zu einer Minderung der Reflexion im Falle von reflektiven Komponenten und zu einer Verminderung der Transmission im Falle von transmittiven Elementen. Die Kontamination kann dabei von der Beleuchtungsstärke abhängen. Bei der EUV-Lithographie kann man Quellen einsetzen, die ein breitbandiges Spektrum abstrahlen. Selbst nach einer spektralen Filterung z.B. mit einem Gitterspektralfilter oder einer Zirkonfolie liegt ein breites Spektrum an hochenergetischer Strahlung vor. Besonders hoch ist die Belastung in den ersten optischen Komponenten bis zum ersten Multilayer-Spiegel in einem EUV-System, da bis dort außer der Strahlung bei z.B. 13,5 nm die breitbandige Strahlung der Quelle vorliegt und damit die Strahlungsbelastung maximal ist. In einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage wird die Reflexion besonders bei den ersten optischen Komponenten bis einschließlich zum ersten normal-incidence Spiegel in einem Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage durch Kontamination vermindert. Unter einem normal-incidence Spiegel wird in dieser Anmeldung ein Spiegel verstanden, auf den die Strahlen des einfallenden Strahlbüschels mit einem Winkel < 70° relativ zur Oberflächennonnalen auftreffen.
Der Reflexionsverlust auf dem ersten normal-incidence-Spiegel in einem Beleuchtungssystem einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage ist deswegen am größten, weil dieser Spiegel die größte Leistungsdichte der Lichtquelle empfängt, aber im wesentlichen nur selektiv aufgrund der Vielfachbeschichtung bei 13,5 nm reflektiert. Sämtliche andere Strahlung, die die EUV-Quelle abstrahlt, wird somit in Absorptionsleistung umgewandelt. Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen werden durch regelmäßiges Reinigen der Spiegel wieder entfernt, beispielsweise durch das Beimengen von Argon und Sauerstoff unter einem RF-Plasma. Bezüglich der Reinigung von kontaminierten Optiken wird auf nachfolgende Veröffentlichung verwiesen:
F. Eggenstein, F. Senf, T. Zeschke, W. Gudat, „Cleaning of contaminated XUV-optics at Bessy II", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 467-468 (2001) p 325 – 328
deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird.
Eine derartige Reinigung der Spiegel ist allerdings in kurzen Zeitabständen notwendig. Hierdurch werden die Maschinennutzzeiten sehr stark reduziert. So kann es beispielsweise erforderlich sein, den ersten normal-incidence Spiegel in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage bereits nach etwa 20 Betriebsstunde erneut zu reinigen. Diese Reinigung dauert beispielsweise etwa 2 Stunden, daß sind 10% der Nutzungszeit.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein optisches Teilsystem einer Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, daß sich dadurch auszeichnet, daß die Nutzzeiten gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erhöht werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß wenigstens ein optisches Element des optischen Teilsystems eine Oberfläche aufweist, die mindestens doppelt so groß ist wie die Abmessungen des ersten Nutzbereiches auf dieser optischen Komponente. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, daß ein optischer Bereich auf dem Spiegel oder einem transmissiven optischen Element regelmäßig aus dem Strahlengang im optischen Teilsystem herausgenommen und gereinigt wird und ein gereinigter Nutzbereich im Strahlengang verbleibt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die verunreinigte optische Komponente regelmäßig ohne Unterbrechung der Maschinennutzungszeit zu reinigen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Nutzbereich und der (die) weitere(n) Nutzbereich(e) des optischen Elementes eine identische optische Wirkung aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass das optische Element symmetrisch zu einem Rotationspunkt, symmetrisch zu einer Rotationsachse ist oder mehrere Nutzbereiche mit identischer optischer Wirkung aufweisen, die entlang einer Translationsachse, die auch als Verschiebeachse bezeichnet wird, angeordnet sind.
Weist das optische Element eine Rotationspunkt auf, so kann das optische Element um den Rotationspunkt verdreht werden, um die unterschiedlichen Nutzbereiche mit identischeroptischer Wirkung in den Strahlengang zu bringen.
Alternativ zu einer Ausgestaltung symmetrisch zu einem Rotationspunkt, kann das optische Element auch symmetrisch zu einer Achse ausgestaltet sein. Das optische Element umfasst dann eine Rotationsachse.
Zum Verbringen von der ersten in eine weitere Stellung kann ein derartiges optisches Element um die Rotationsachse verdreht werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das optische Element eine Translationsinvarianz auf. Bei einem derartigen optische Element können die verschiedenen optisch identischen Bereiche in den Strahlengang durch Verschieben entlang einer Translationsachse, die auch als Verschiebeachse bezeichnet wird, verbracht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß das optische Element ein reflektives optisches Element, beispielsweise eine Planspiegel, ein sphärischer Spiegel, ein Gitter, ein optisches Element mit Rasterelementen, wobei die Rasterelemente aus gleichen Spiegeln bestehen, allgemein ein Spiegel mit einem Rotations- bzw. translationsinvariantem Verhalten ist. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optische Element ein transmissives optisches Element ist, beispielsweise ein Filterelement oder ein refraktives optisches Element. Refraktive optische Elemente können beispielsweise eine Planplatte, eine Linse, ein optisches Element mit Rasterelementen, wobei die Rasterelemente z.B. aus Linsen bestehen , ein Strahlteiler oder allgemein ein refraktives Element mit einem rotations- bzw. translationsinvariantem Verhalten sein.
Insbesondere in optischen Teilsystemen für die EUV-Lithographie kann das optische Element ein reflektives optisches Element, beispielsweise ein Spiegel mit Vielfachbeschichtung, sein, auf den die Strahlen des Strahlbüschels mit Winkeln α < 70° im Nutzbereich auftreffen. Auch wäre es möglich, hier einen grazing incidence-Spiegel, auf den die Strahlen des Strahlbüschels mit einem Winkel α > 70° zur Oberflächennormalen auftreffen, einzusetzen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das optische Teilsystem eine Reinigungskammer. Die Reinigungskammer ist von der Kammer, beispielsweise der Vakuumkammer des übrigen optischen Teilsystems atmosphärisch, z.B. vakuumtechnisch getrennt. In die vom übrigen optischen Teilsystem separate Reinigungskammer können zu Reinigungszwecken eine gewisse Gaskonzentration, z.B. bevorzugt eine Sauerstoffkonzentration und/oder eine Argonkonzentration, oder ein Gasstrom und andere Mittel zur Reinigung, wie beispielsweise eine UV-Lichtquelle, eine RF-Antenne zum Erzeugen eines Hochfrequenzplasmas, Elektroden zum Anlegen von Feldern oder mechanische Reinigungsmittel eingebracht werden. Die Reinigung der nicht genutzten Spiegeloberfläche erfolgt auf die eine oder andere oben beschriebene Weise in der Reinigungskammer.
Bei EUV-Lithographiesystemen kann neben der Ausbildung einer separaten Vakuumkammer für Reinigungszwecke auch vorgesehen sein, daß das zu reinigende optische Element, insbesondere der zu reinigende optische Spiegel, selbst gegenüber der Vakuumkammer des übrigen Systems abgetrennt ist. Eine Anordnung der zu reinigenden optischen Komponente in einer separaten Vakuumkammer hat den Vorteil, daß der Spiegel durch Beimengung einer gewissen Sauerstoffkonzentration während des Betriebes ständig selbst gereinigt werden kann und eine Komplettreinigung erst nach längeren Standzeiten nötig wird. Durch die Anordnung in einer separaten Vakuumkammer wird das restliche System beispielsweise vor möglichen schädlichen Einflüssen der Reinigung geschützt. Bevorzugt ist das optische Teilsystem ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage, es kann aber auch das Projektionsobjektiv selbst sein, in dem eine oder mehrere optische Komponenten gemäß der Erfindung ausgebildet sind, so daß sie eine einfache Reinigung zulassen ohne Betriebsunterbrechung.
Neben dem optischen Teilsystem stellt die Erfindung auch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie mit einem derartigen optischen Teilsystem sowie ein Verfahren zur Herstellung mikroelektronischer Bauteile zur Verfügung. Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren beschrieben werden.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Beleuchtungssystem als erfindungsgemäßes erstes optisches Teilsystem ausgelegt ist.
2 ein erfindungsgemäßes optisches Bauteil mit einer ersten genutzten Hälfte und einer zweiten in eine Reinigungsposition verbrachten Hälfte
3 Spiegel oder refraktive Linse bestehend aus einem konzentrischen Meniskus und Krümmungsmittelpunkt
4 transmissive Planplatte mit erster und zweiter Hälfte
5, 6 transmissive Plankonvexlinse mit erster und zweiter Hälfte
In 1 ist eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen optischen Element 1 gezeigt. Das optische Element 1 ist ein normal incidence-Spiegel, auf den die Strahlen 2 eines Strahlbüschels 4 von der Lichtquelle 3 zur Feldebene 22 unter Winkeln α < 70° zur Oberflächennormalen 10 in einem ersten Nutzbereich 12 auftreffen.
Die Abmessungen des optischen Elementes 1, hier des normal incidence-Spiegels, sind, wie aus der 1 ersichtlich, wesentlich größer als der erste Nutzbereich 12 des Spiegels. Der zweite Nutzbereich 14 des Spiegels ist in eine Reinigungskammer 16 verfahren und wird vorliegend gereinigt und nicht genutzt. Das Verfahren in die Reinigungskammer 16 erfolgt in vorliegendem Fall durch Verschwenken um die Rotationsachse 18. Auch andere Möglichkeiten zum Verbringen in die Reinigungskammer sind denkbar, ohne daß vom Gedanken der Erfindung abgewichen wird. Diese Möglichkeit umfasst das seitliche Verfahren von planen optischen Komponenten oder das Abrollen z.B. von sphärischen Spiegeln oder konzentrischen Menisken.
Wie aus 1 deutlich zu ersehen ist, ist die Reinigungskammer 16 von der Vakuumkammer 20 des übrigen Beleuchtungssystems vakuumtechnisch weitgehend getrennt. Die Reinigungskammer umfasst eine Einlassleitung 15 zum Einleiten eines Reinigungsgases zum Reinigen der verschmutzten Oberfläche sowie einen Auslaßkanal 17. Bei dem Reinigungsgas handelt es sich bevorzugt um Sauerstoff und/oder Argon. In der Reinigungskammer 16 können sich ferner weitere und/oder alternative Mittel zur Reinigung, wie beispielsweise eine UV- Lichtquelle, eine RF-Antenne zum Erzeugen eines Hochfrequenzplasmas oder Elektroden zum Anlegen einer elektrischen Spannung befinden. Diese zusätzliche bzw. alternativen Mittel sind in 1 nicht gezeigt. Sind sämtliche Kontaminationen von der Spiegeloberfläche des zweiten Bereiches 14 des optischen Elementes 1 entfernt, so kann der Spiegel durch Drehen um die Rotationsachse 18 wieder in eine Lage verbracht werden, in der die gereinigte Oberfläche genutzt wird und die jetzt verschmutzte Oberfläche im ersten Nutzbereich gereinigt wird.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage umfasst des weiteren eine Lichtquelle 3, ein sammelnde optische Komponente, einen sog. Kollektor 5, der als genesteter Kollektor gemäß der deutschen Patentanmeldung DE-A-10102934 , eingereicht am 23.01.2001, beim Deutschen Patentamt für die Anmelderin, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung miteingeschlossen wird, ausgebildet ist. Der Kollektor 5 bildet die in der Objektebene des Beleuchtungssystems liegende Lichtquelle 3 über einen optionalen Planspiegel 9, welcher den Strahlengang zusätzlich faltet, in eine sekundäre Lichtquelle 5.1 in oder in der Nähe einer Blendenebene 7.1 ab.
Vorliegend ist die Lichtquelle 3, die beispielsweise eine Laser-Plasma-Quelle oder eine Plasma-Entladungsquelle sein kann, in der Objektebene des Beleuchtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet.
Der Planspiegel 9 kann alternativ z.B. als ein Gitterspektralfilter ausgelegt sein. Der Gitterspektralfilter blockt zusammen mit der physikalischen Blende 7.1 das Licht ungewünschter Wellenlängen, insbesondere Wellenlängen größer als 30 nm. Beispielsweise kommt in der Ebene der Blende 7.1 der Fokus der -1. Ordnung zu Liegen, d.h. die Lichtquelle 3 wird durch Kollektor 5 und Gitterspektralfilter 9 in der -1. Beugungsordnung nahezu stigmatisch in die Ebene der Blende 7.1 abgebildet. Die Abbildung in alle anderen Beugungsordnungen ist nicht stigmatisch. Die Verwendung eines Gitterspektralfilters ist in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, und vorteilhaft, weil dadurch Strahlung im Wellenlängenbereich > 30 nm gefiltert werden kann, keinesfalls jedoch zwingend. So wäre auch eine Anordnung denkbar, in der der Gitterspektralfilter 9 lediglich als Planspiegel ausgelegt ist oder gänzlich fehlt. Deutlich zu erkennen ist auch, daß die gesamte Vakuumkammer 20 des Beleuchtungssystems in drei Einzelkammern unterteilt ist. In einer ersten Vakuumkammer 21.1 sind die Lichtquelle, der Kollektor und der Gitterspektralfilter angeordnet. In der zweiten Vakuumkammer 21.2 ist alleine der genutzte Teil 12 des optischen Elementes 1 angeordnet. In der dritten Vakuumkammer 21.3 sind die optischen Komponenten des Beleuchtungssystems angeordnet, die der Formung und Ausleuchtung des Feldes in der Feldebene 22 mit einem ringförmigen Feld dienen. Die Trennung der einzelnen Vakuumkammem 21.1, 21.2, 21.3 wird jeweils mit Hilfe von Differenzpumpstrecken an den beiden Zwischenbildern 5.1 und 5.2 der Lichtquelle 3 vorgenommen. Eine derartige Trennung des Beleuchtungssystems in drei Vakuumkammem hat den Vorteil, daß eine Abtrennung in eine separate Vakuumkammer 21.2 für das zu reinigende optische Element 1 durch die Beimengung beispielsweise eines Gemisches aus einer Sauerstoffkonzentration und einer Argonkonzentration in die Vakuumkammer 21.2 eine ständige Reinigung des genutzten Bereiches 12 des ersten Spiegels 1 während des Betriebes erreicht werden kann. Auf diese Art und Weise können die Standzeiten deutlich verlängert werden. Keineswegs ist für die Erfindung aber eine solche Unterteilung der Vakuumkammer des Beleuchtungssystems erforderlich.
Des weiteren umfasst das Beleuchtungssystem des Projektionssystems ein optisches System zur Formung und Ausleuchtung der Feldebene 22 mit einem ringförmigen Feld. Das optische System umfasst als Mischeinheit zur homogenen Ausleuchtung des Feldes zwei Facettenspiegel 29.1, 29.2 sowie zwei abbildende Spiegel 30.1, 30.2 und einen feldformenden grazing-incidence Spiegel 32.
Der erste Facettenspiegel 29.1, der sogenannte Feldfacettenspiegel, erzeugt eine Vielzahl von sekundären Lichtquellen in oder in der Nähe der Ebene des zweiten Facettenspiegels 29.2, dem sogenannten Pupillenfacettenspiegel. Die nachfolgende Abbildungsoptik bildet den Pupillenfaeettenspiegel 29.2 in die Austrittspupille des Beleuchtungssystems ab, welche in der Eintrittspupille des Projektionsobjektives 26 zum Liegen kommt. Die Neigungswinkel der einzelnen Facetten der ersten und zweiten Facettenspiegel 29.1, 29.2 sind dabei so ausgelegt, daß sich die Bilder der einzelne Feldfacetten des ersten Facettenspiegels 29.1 in der Feldebene 22 des Beleuchtungssystems überlagern und somit eine weitgehend homogenisierte Ausleuchtung der strukturtragenden Maske, welche in dieser Feldebene 22 zum Liegen kommt, ermöglicht wird. Das Segment des Ringfeldes wird über den unter streifenden Einfall betriebenen feldformenden grazing-incidence Spiegel 32 ausgebildet.
Ein doppelt facettiertes Beleuchtungssystem ist beispielsweise in dem US-Patent US-B-6198793 offenbart, abbildende und feldformende Komponenten in der WO01/09681 , eingereicht beim US-Patentamt mit der Anmeldenummer US 10/060,909 . Der Offenbarungsgehalt dieser Schriften wird vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen.
Die in der Feldebene 22 angeordnete strukturtragende Maske, die auch als Retikel bezeichnet wird, wird mit Hilfe eines Projektionsobjektives 26 in die Bildebene 28 der Feldebene 22 abgebildet wird. Das Projektionsobjektiv 26 ist ein 6-Spiegel-Projektionsobjektiv wie beispielsweise in der US-Anmeldung 60/255214 eingereicht am 13.12.2000 beim US-Patentamt für die Anmelderin bzw. der DE-A-10037870 offenbart, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird. In der Bildebene 28 ist das zu belichtende Objekt, beispielsweise ein Wafer, angeordnet.
Obwohl das Ausführungsbeispiel als optische Komponente einen normal incidence-Spiegel in einem Beleuchtungssystem beispielhaft zeigt, ist die Erfindung keinesfalls hierauf beschränkt. Selbstverständlich kann jede andere optische Komponente im Beleuchtungssystem oder aber auch im Projektionsobjektiv auf die erfindungsgemäße Art und Weise gereinigt werden, indem die Spiegel wesentlich größer gewählt werden als die Nutzbereiche und zum Reinigen die nicht genutzten Bereiche in Reinigungskammern verfahren werden. Auch kann die Erfindung auf rein refraktive Systeme, beispielsweise Projektionsbelichtungsanlagen für 157 nm, übertragen werden.
In den 2 bis 6 sind Beispiele angegeben, welche auch für refraktive optische Komponenten gemäß der Erfindung angewendet werden können.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Linse 100, die Teil eines refraktiv ausgeführten optischen Teilsystems gemäß der Erfindung ist im Schnitt. Die Linse 100 ist in eine erste Linsenhälfte 102 und eine zweite Linsenhälfte 103 unterteilt. Die erste Linsenhälfte 102 ist wesentlich größer als die zweite Linsenhälfte 103. Die erste Linsenhälfte 102 ist um eine Rotationsachse 106 drehbar ausgelegt. Durch Drehung um diese Rotationsachse 106 kann der erste Nutzbereich 108.1 der ersten Linsenhälfte 102 aus der Reinigungsposition in die genutzte Position und der zweite Nutzbereich 108.2 aus der genutzten Position in die Reinigungsposition verbracht werden und umgekehrt. Im genutzten Bereich treffen die Strahlen des Strahlbüschels 104, die das optische Teilsystem durchlaufen, auf das refraktive optische Element, hier die Linse, auf. Die Teilung der Linse in erste und zweite Linsenhälfte erfolgt keilförmig entlang der Trennlinie 110. Durch die keilförmige Trennung stimmt die Rotationsachse 106 der keiligen ersten Linsenhälfte 102 über den Keilwinkel α nicht mit der optischen Achse HA der Linse 100, die sich aus erster und zweiter Linsenhälfte 102, 103 zusammensetzt überein. Die Rotationsachse 106 durchstößt die erste Linsenhälfte vorteilhafterweise außerhalb des genutzten Bereiches der ersten Linsenhälfte.
In der Reinigungsposition befindet sich der zu reinigende Nutzbereich der ersten Linsenhälfte 102 in einer nicht dargestellten Reinigungsvorrichtung, die beispielsweise als Reinigungskammer ausgebildet sein kann. In der Reinigungsvorrichtung wird die durch die Belastung der Linse in diesem Nutzbereich entstehenden Verunreinigungen, wie z.B. Kristallbildung durch Zufuhr reaktiver Gase und/oder Bestrahlung bzw. durch andere Mittel wie mechanische Reinigung gereinigt. Gegebenfalls kann auch eine neue Beschichtung vorgenommen werden oder eine gewünschte Beschichtung reaktiviert bzw. repanert werden.
Die erste Linsenhälfte 102 wird in einer drehbaren ersten Fassung 112 gehalten. Die drehbare erste Fassung 112 wird in einer Führung 114 geführt. Die zweite Linsenhälfte 104 wird in einer starren zweiten Fassung 116 gehalten. Ein Fachmann kann die für refraktive Systeme gegebene Lehren ohne erfindensches Zutun auf reflektive Systeme übertragen und umgekehrt die Lehren für reflektive Systeme auf refraktive Systeme. Obwohl nicht für jeden Einzelfall explizit beschrieben, werden diese Lehren vom Schutzumfang der Anmeldung mitumfasst.
3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung den Spezialfall einer optischen Komponente gezeigt, welche ein Rotationszentrum aufweist. Eine solche Komponente ist beispielsweise durch einen konzentrischen Meniskus gegeben. Der konzentrische Meniskus 150 umfasst zwei Nutzbereiche, einen ersten Nutzbereich 154 und einen zweiten Nutzbereich 156. Die optische Achse des jeweils genutzten Bereiches, das ist der Bereich, der in den Strahlengang verbracht ist, hier der erste Nutzbereich 156, ist mit HA bezeichnet. Der konzentrischen Meniskus ist symmetrisch zu einem gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt, dem sogenannten Rotationspunkt 160 aufgebaut. Der jeweilige Nutzbereich kann durch Rotieren um diese Rotationspunkt 160 in den Strahlengang verbracht und/oder aus dem Strahlengang heraus in die Reinigungskammer verbracht werden.
4 zeigt den Spezialfall einer transmittiven Planplatte 200, welche in eine Reinigungsvornchtung hinein und aus ihr herausgedreht werden kann. Die Planplatte 200 umfasst zwei Nutzbereiche einen erste Nutzbereich 208.1 und einen zweiten Nutzbereich 208.2. In vorliegender 4 befindet sich der erste Nutzbereich 208.1 in der Reinigungsvorrichtung und der zweite Nutzbereich 208.2 im Strahlengang der Strahlen des Strahlbüschels 204, d.h. im genutzten Bereich der Planplatte. Die Rotationsachse 206 der Planplatte ist gegenüber der optischen Achse HA parallel versetzt. Die Planplatte wird in einer drehbaren Fassung, die in einer Führung 210 läuft, gehalten.
Die 5 und 6 zeigen am Beispiel einer transmissiven Plankonvexlinse 300 mit einem ersten Nutzbereich 308.1 und einem zweiten Nutzbereich 308.2 eine andere Möglichkeit der Verbringung des jeweiligen Nutzbereiches in eine Reinigungsvorrichtung. Diese Anordnung von mehreren optisch identisch wirkenden Nutzbereichen ist dann eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, falls die optischen Flächen nicht selbst eine gegenüber Rotation bzw. Translation Invariante geometrische Form besitzen. Die Anordnung von mehreren optischen Elementen nebeneinander entlang einer Verschiebeachse 306 ermöglicht unabhängig davon, ob die optische Fläche des optischen Elementes selbst eine rotations- oder translationsinvariante geometrische Form besitzen, eine Translationsinvarianz für das optische Element zu erreichen. Das Verbringen wird gemäß den 5 und 6 daher nicht notwendig durch eine Rotation um eine Rotationsachse erreicht, sondern beispielsweise auch durch ein Verschieben entlang einer Verschiebeachse 306. In 5 ist der erste Nutzbereich 308.1 der Plankonvexlinse 300 in den optisch genutzten Bereich verbracht, d.h. den Bereich, in dem die Strahlen des Strahlbüschels auftreffen. Der erste Nutzbereich 308.1 ist zur optischen Achse HA zentriert. Der zweite Nutzbereich 308.2 befindet sich in der Reinigungsstellung in einer ersten Reinigungsvorrichtung 303.1. Soll nun der erste Nutzbereich 308.1 gereinigt werden, so wird die Plankonvexlinse 300 entlang der Verschiebeachse 306 verschoben. Dies ist in 6 gezeigt. Die Verschiebeachse 306 steht senkrecht auf der optischen Achse HA. Wie in den 5 und 6 zu erkennen, ist zur Reinigung des ersten Nutzbereiches 308.1 eine zweite Reinigungsvorrichtung 303.2 notwendig. Wenn der erste Nutzbereich 308.1 in der zweiten Reinigungsvorrichtung 303.2 gereinigt wird, befindet sich der zweite Nutzbereich 308.2 der Plankonvexlinse im genutzten Bereich, d.h. in dem Bereich in dem die Strahlen eines Strahlbüschels auf das optische Element auftreffen.
Mit der Erfindung wird erstmals ein optisches Teilsystem für eine Projektionsbelichtungsanlage angegeben, mit dem es möglich ist, optische Elemente ohne Außerbetriebsetzung der Anlage zu reinigen.

Claims

Optisches Teilsystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit 1.1 einem Strahlbüschel (4), das das optische Teilsystem durchläuft 1.2 mindestens einem optischen Element, auf das die Strahlen des Strahlbüschels (4) in einem ersten Nutzbereich (12, 108.1, 152 , 208.1, 308.1) auftreffen, dadurch gekennzeichnet, daß 1.3 das optische Element mindestens einen weiteren Nutzbereich (14, 108.2, 154, 208.1, 308.1) aufweist und 1.4 Einrichtungen zum Verbringen des optischen Elementes in mindestens zwei Stellungen, eine erste Stellung und eine (weitere) Stellungen) wobei das Strahlbüschel in der ersten Stellung im ersten Nutzbereich (12, 152, 108.1, 208.1, 308.1) und in der zweiten (weiteren) Stellung in einem zweiten (weiteren) Nutzbereich (14, 154, 108.2, 208.2, 308.2) auf die Oberfläche des optischen Elementes auftrifft.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie ist.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Teilsystem ein Projektionsobjektiv (26) einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie ist.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Nutzbereich und der (die) weitere(n) Nutzbereich(e) identische optische Wirkung aufweisen
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element symmetrisch zu einem Rotationspunkt (160) ist.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element zum Verbringen von der ersten in eine weitere Stellung um den Rotationspunkt (160) rotiert werden kann.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element symmetrisch zu einer Rotationsachse (106) ist.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element zum Verbringen von der ersten in eine weitere Stellung um die Rotationsachse (106) verdreht werden kann.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchstoßpunkt der Rotationsachse (106) mit der Oberfläche des optischen Elementes außerhalb des ersten und der weiteren Nutzbereiche zum Liegen kommt.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element entlang einer Verschiebeachse (306) in einen ersten und weitere Nutzbereiche gleicher optischer Wirkung aufgeteilt ist.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbringen in den ersten und die weiteren Nutzbereiche das optische Element entlang der Verschiebeachse (306) verschoben wird.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 – 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und die weiteren Nutzbereichen des optischen Elementes von Planflächen begrenzt sind.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein refraktives optisches Element ist.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das refraktive Element eine Linse mit Brechkraft ist und die Linse keilförmig zu einer Linsenachse in eine erste (102) und eine zweite Linsenhälfte (103) geteilt ist, wobei der erste (108.1) und der zweite Nutzbereich (108.2) in der ersten Linsenhälfte ausgebildet wird.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass erster (108.1) und zweiter Nutzbereich (108.2) symmetrisch zu einer Rotationsachse (106) angeordnet sind und die Rotationsachse (106) einen Keilwinkel α mit der Linsenachse (HA) einschließt und die Rotationsachse (106) die erste Linsehälfte (102) außerhalb des ersten und des zweiten Nutzbereiches schneidet.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linsenhälfte um die Rotationsachse zum Verbringen der ersten Linsenhälfte in die erste und die zweite Stellung verschwenkt werden kann.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein reflektives optisches Element ist.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive Element ein Spiegel mit Srechkraft ist und der Spiegel eine Rotationsachse aufweist und erster und zweiter Nutzbereich symmetrisch zur Rotationsachse angeordnet sind.
Optisches Teilsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse die Spiegeloberfläche außerhalb des ersten und des (der) zweiten (weiteren) Nutzbereiches schneidet.
Optisches Teilsystem gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel um die Rotationsachse zum Verbringen der ersten Linsenhälfte in die erste und die zweite Stellung verschwenkt werden kann.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Anspreche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem ein optisches Teilsystem für Wellenlängen ≤ 193 nm ist und das optische Element ein Spiegel mit einem Vielfachschichtsystem ist, auf das die Strahlen des Strahlbüschels mit Winkeln α < 70° relativ zur Oberflächennormalen in dem ersten und dem zweiten (weiteren) Nutzbereich auftreffen.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem ein optisches Teilsystem für Wellenlängen ≤ 193 nm ist und das optische Teilsystem ein grazing incidence-Spiegel ist, auf den die Strahlen des Strahlbüschels mit Winkeln α ≥ 70° relativ zur Oberflächennormalen in dem ersten und den weiteren Nutzbereichen auftreffen.
Optisches Teilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem eine Reinigungskammer (16) umfasst, in die der Teil des optischen Elements, auf den das Strahlbüschel (4) nicht auftrifft, verbracht werden kann.
Optisches Teilsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (16) von der Kammer, die das optische Teilsystem aufnimmt, getrennt ist.
Optisches Teilsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer eine Vakuumkammer ist, die vakuumtechnisch von der Kammer, die das optische Teilsystem aufnimmt, weitgehend getrennt ist.
Optisches Teilsystem nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungskammer einen Gaseinlaß (15) zum Einlaß von Reinigungsgasen und/oder andere Mittel zur Reinigung umfasst.
Optisches Teilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage ist und das optische Element Teil einer Kollektoreinheit ist, wobei die Kollektoreinheit ein weiteres optisches Element mit mindestens einer Spiegelschale umfasst, auf die die Strahlen des Strahlbüschels (4) mit einem Einfallswinkel < 20° zur Flächentangente der Spiegelschale auftreffen.
Optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage ist und das optische Element im Strahlengang von der Lichtquelle zu einer Feldebene das erste optische Element ist, auf das die Strahlen eines Lichtbüschels mit Winkeln < 70° zur Oberflächennormalen des optischen Elementes auftreffen.
Optisches Teilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Teilsystem ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage ist und das optische Element Teil einer Kollektoreinheit ist und die Kollektoreinheit weitere optische Elemente umfaßt.
Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für die EUV-Lithographie mit 31.1 einem Beleuchtungssystem zum Ausleuchten eines Feldes in einer Feldebene (22) 31.2 einer strukturtragenden Maske, die im Bereich des ausgeleuchteten Feldes in der Feldebene (22) angeordnet ist, 31.3 einem Projektionsobjektiv (26) 31.4 einem lichtsensitiven Objekt, wobei die strukturtragende Maske von dem Projektionsobjektiv auf das lichtsensitive Objekt abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß 31.5. das Beleuchtungssystem und/oder das Projektionsobjektiv (26) ein optisches Teilsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ist.
Verfahren zur Herstellung mikroelektronischer Bauteile, insbesondere Halbleiter-Bauteile mit einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 31.