WO2007003359A1 - Kollektoreinheit für ein beleuchtungssystem mit wellenlängen ≤ 193 nm - Google Patents

Kollektoreinheit für ein beleuchtungssystem mit wellenlängen ≤ 193 nm Download PDF

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WO2007003359A1
WO2007003359A1 PCT/EP2006/006356 EP2006006356W WO2007003359A1 WO 2007003359 A1 WO2007003359 A1 WO 2007003359A1 EP 2006006356 W EP2006006356 W EP 2006006356W WO 2007003359 A1 WO2007003359 A1 WO 2007003359A1
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collector unit
unit according
pore structure
shells
silicon wafer
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PCT/EP2006/006356
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Udo Dinger
Joachim Hainz
Wolfgang Singer
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Carl Zeiss Smt Ag
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    • G21K2201/067—Construction details

Definitions

  • the invention relates to a collector unit for an illumination system with wavelengths ⁇ 193 nm, in particular in the EUV range, to which rays of a beam tuft impinge.
  • the invention also relates to a method for producing such a collector unit and to a lighting system with such a collector unit and a projection exposure system.
  • a collector unit of the type mentioned is known for example from DE 102 14 259 Al.
  • Wolter telescopes are known as collectors. However, these are heavy, voluminous and also have a comparatively low rigidity. Furthermore, they are complex to manufacture and temperature sensitive.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a collector unit of the type mentioned, in particular for use in EUV microlithography, which avoids the disadvantages of the prior art and in particular is lightweight, has an improved rigidity and insensitive lent in terms of deformations even at high temperatures.
  • a collector unit which advantageously insensitive to temperature, i. dimensionally stable even at high temperatures, and is light.
  • the collector unit according to the invention occupies only a small space, which is very important, especially for projection exposure systems in microlithography.
  • the proposed pore structure or pore appearance at the same time has a high rigidity and is easy to manufacture.
  • the predetermined curvature of the stackable trays is understood to mean a curvature in at least one spatial dimension, in particular in two spatial dimensions.
  • the pore structure is at least partially concentric with respect to a collector axis.
  • Such at least partially concentric structures can be realized, for example, by using parts of an ellipsoid, paraboloid, hyperboloid or spherical mirror or similarly curved surfaces.
  • the stackable shells are formed by surface portions of surface areas, wherein the toroids are e.g. arise by rotating ellipses, hyperboloids or paraboloids whose axis of rotation is not identical with one of the major axes of said generatrix.
  • the shells are formed from silicon wafer segments and connected to one another via the webs.
  • the silicon wafer segments are formed from a plurality of surface elements which are arranged conically with respect to one another.
  • the webs should advantageously have a gradient or be wedge-shaped. It is very advantageous if the silicon wafer segments have different numbers of conically arranged surface pieces.
  • the predetermined curvature can also be cylindrical.
  • the collector unit is composed of segments of Poren ren redesignen.
  • the invention also provides a lighting system with such a collector unit available.
  • the illumination system comprising the collector unit according to the invention is preferably used in a microlithography projection exposure apparatus for the production of semiconductor components.
  • a production method for the collector unit according to the invention wherein: a) in a first method step, several polished, rectangular silicon wafer segments on the underside facing away from the coated underside are thinned on the upper side facing away from the coated underside such that they are thinned to the end faces parallel, over the entire length of the silicon wafer segments extending webs remain, after which b) provided in a second process step, the silicon wafer segments with a predetermined curvature and adapted to the conical or cylindrical curvature support element or mandrel on top of each other in a modular manner by wringing be placed, and then c) in a third step, the support member is removed.
  • Figure 1 is a perspective view of a shell or a silicon wafer segment for a pore structure of a collector unit according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic front view of a pore structure as a stack of silicon wafer segments according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a side view of a web of a silicon wafer segment with a gradient
  • Figure 4 is a schematic diagram of a section through a pore structure of a collector unit according to a first embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of shell boundaries of the pore structure according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of shell boundaries of a pore structure of a collector unit according to a second embodiment
  • FIG. 7 is a schematic diagram of shell boundaries of a pore structure of a collector unit according to a third embodiment
  • FIG. 8 is a schematic diagram of shell boundaries of a pore structure of a collector unit according to a fourth embodiment
  • Figure 9 is a sectional view of a collector unit according to the invention.
  • Figure 10 is a side sectional view through a pore structure of a collector unit according to a fifth embodiment with a different number of reflections;
  • FIG 11 is a sectional view through a sixth embodiment of a collector unit according to the invention, which consists of
  • FIG. 12 shows a side sectional view through a pore structure of a collector unit according to a seventh embodiment as a particle trap
  • FIG. 13 shows a basic structure of an EUV projection exposure system with a light source, a lighting system and a projection lens.
  • FIG. 1 shows a silicon wafer configured as a segment 1 with a shell produced by etching parallel to end faces 2 lanes rib structure as a support structure on an upper surface I. 1
  • the width of resulting webs 3 is very small compared to the width of the etched webs.
  • the thickness of the silicon wafer segment 1 at the etched-out locations is very small, as a result of which the silicon wafer segment 1 can be bent over a given shaped body (eg cylinder, cone or the like) without breaking apart.
  • the silicon wafer segments 1 is provided with a reflective coating to the incident light beams deflect a radiation source suitable and can collect it.
  • this coating is formed of gold.
  • other coatings such as, for example, ruthenium are also conceivable which, in particular when using a tin-plasma Radiation source is suitable because tin particles can deposit on the collector shells.
  • a pore structure 4 can be produced by stacking a plurality of silicon wafer segments 1 provided with a curvature.
  • the silicon wafer segments 1 are advantageously connected to one another via the webs or by wringing. In other embodiments, however, other connections could also be used.
  • the individual shells or silicon wafer segments 1 of a pore structure or pore optics 4 must be constructed of areal pieces arranged in a cosine to one another.
  • webs 3a of such silicon wafer segments Ia as indicated in Figure 3, provided with a gradient or wedge-shaped, otherwise only cylindrical pore structures could be produced.
  • the gradient of the webs 3a can also be introduced via an etching process.
  • Wolter systems are known from the literature, for example from Wolter, Annalen der Physik 10, 94-114, 152.
  • the pore structure 4 shown in FIG. 2 has a low weight and a high rigidity and expands uniformly without deformation when heated.
  • Wolter-like here means that, as can be seen from FIGS. 4 to 8, the individual shells or silicon wafer segments of the respective pore structures have two conical surface pieces.
  • FIG. 4 shows a basic section through a pore structure 4a for a collector unit according to the invention.
  • the Po ren Design 4a has in the present case twenty-eight silicon wafer segments Ib, which are stacked with an average distance of 4 mm. Due to the small extent of the silicon wafer segments or shells Ib along the collector axis (z-axis) conical surface pieces 5a, 5b of the shells Ib represent a good approximation to the hyperbolic or elliptical surfaces of a Wolter system. Points of contact 6 of the conical surface pieces 5a, 5b lie on an aplanatic plane (see also FIG. 5). Furthermore, shell beginnings 6 'and shell ends 6 "are likewise shown in dashed lines in FIG.
  • Table 1 the coordinates of the shell beginnings 6 1 , the points of contact of the surface pieces 6 and the shell ends 6 "for the pore structure 4 a are shown by way of example.
  • an input-side and an output-side delimiting surface 40, 41 of the pore structure 4a have a curvature in one direction.
  • Other pore structures could also have a curvature in two linearly independent directions.
  • the pore structures can advantageously be adapted to the emission characteristics of the light source used (for example, with cone-shaped radiation or the like), so that a minimum number of reflections per pore channel can be achieved, as a result of which installation space can ultimately be saved.
  • pore structures 4b, 4c and 4d for collector units in which the silicon wafer segment thicknesses, i. the heights of the webs 3a and the distances of the silicon wafer segments, vary.
  • the pore structure 4b with shell beginnings 7 ', points of contact of the surface pieces 7 in an aplanatic surface and shell ends 7 has a silicon wafer segment thickness of 1 mm and 112 silicon wafer segments here only approx. 2 mm long.
  • the length of the first conical surface pieces is reduced at an aperture of 45 ° to approx. 1 mm.
  • the maximum aperture which can accommodate such a pore structure 4, 4a, 4b, 4c or the collector unit is limited by the maximum thickness of the silicon wafer segments constituting the pore structure 4, 4a, 4b, 4c.
  • Figure 9 shows a section perpendicular to a collector z axis through an inventive collector unit 11 with the z to the collector axis concentric pore structure 4, which consists on an underside of l '1 and a first an incoming beam bundle facing surface I 1 1 at least partially reflective, one above the other stackable silicon wafer segments or shells 1 is formed with a predetermined curvature, wherein the silicon wafer segments 1 on a top side I 1 or a second the jet beam facing away surface 1 'to the end faces 2 of the silicon wafer segments parallel webs 3 as a support structure (see also Figures 1 and 2).
  • the collector axis z represents in the present embodiment, the optical axis relative to which the shells 1 are arranged rotationally symmetrical.
  • the z-axis can also be an axis that distinguishes a symmetry.
  • the z-axis can also run in further, not shown embodiments perpendicular to the optical axis.
  • the arrangement described in Fig. 10 as a section of a Mirror arrangement extending along the x-axis (into the plane of the drawing).
  • light which is emitted along the x-axis by a linear light source for example, would again be imaged onto a line which intersects the z-axis and runs parallel to the x-axis in the xz plane.
  • Such an arrangement would have the effect of a cylindrical mirror.
  • a symmetry or rotational symmetry for the construction of a pore structure 4 is basically not required.
  • a production method for the collector unit 11 according to the invention is likewise proposed, wherein: a) in a first method step, several polished, rectangular silicon wafer segments 1 provided on the underside with a reflective coating thinned out on the upper side 1 'facing away from the coated lower side 1' ' be that to the end faces 2 parallel, over the entire length of the silicon wafer segments 1 extending webs 3 remain, after which b) in a second process step, the silicon wafer segments 1 provided with a predetermined curvature and adapted to the cylindrical curvature support member or Mandrel (not shown) are placed on top of each other in a modular manner by wringing, and then c) in a third step, the mandrel is removed.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a pore structure 4e, with silicon wafer segments Ic having different numbers of surface pieces 5 'arranged conically with respect to one another.
  • beams 12 of a radiation source zero point of the coordinate system
  • FIG. 11 shows a collector unit IIa, which is composed of 4 pore structure segments 4f.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of a pore structure 4g as a so-called trap, which is used to absorb interfering particle radiation from the radiation source (zero point of the coordinate system) in order to avoid contamination or deterioration of optical surfaces caused thereby.
  • the shells or silicon wafer segments Id are conical surfaces whose slope in the y-z plane is designed so that rays emanating from the source point are not absorbed.
  • the previously described pore structures 4, 4a-4f can also absorb disturbing particle radiation.
  • FIG. 13 shows an EUV projection exposure apparatus 30 having a light source 31, an EUV illumination system 32 for illuminating a field in an object plane 33, in which a structure-carrying mask is arranged, and a projection objective 34 having a housing 34 a and a beam path 35 Illustration of the structure-bearing mask in the object plane 33 shown on a photosensitive substrate 36 for the production of semiconductor devices.
  • the EUV lighting system 32 advantageously has a collector unit 11 according to the invention in front of the light source 31, which is insensitive to temperature, in particular with respect to deformations, and is light, has high rigidity and takes up little installation space.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kollektoreinheit für ein Beleuchtungssystem mit Wellenlängen = 193 nm, insbesondere im EUV Bereich, auf welche Strahlen eines Strahlbüschels auftreffen. Die Kollektoreinheit ist gekennzeichnet durch eine Porenstruktur (4), welche aus auf einer Unterseite reflektierenden, übereinander stapelbaren Schalen (1) mit einer vorgegebenen Krümmung gebildet ist. Die Schalen weisen auf einer Oberseite Stege (3) auf.

Description

Kollektoreinheit für ein Beleuchtungssystem mit Wellenlängen < 193 nm
Die Erfindung betrifft eine Kollektoreinheit für ein Beleuchtungssystem mit Wellenlängen < 193 nm, insbesondere im EUV- Bereich, auf welche Strahlen eines Strahlbüschels auftreffen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kollektoreinheit sowie ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Kollektoreinheit und eine Projektionsbe- lichtungsanlage .
Eine Kollektoreinheit der eingangs erwähnten Art ist beispielsweise aus der DE 102 14 259 Al bekannt.
Kollektoren für Wellenlängen < 193 nm, insbesondere Wellenlängen im Bereich der Röntgenstrahlen, sind aus einer Vielzahl von Schriften bekannt geworden.
Bei Beleuchtungssystemen für Wellenlängen < 193 nm, insbesondere im EUV-Bereich, besteht die Notwendigkeit der Kollektion der von der Lichtquelle abgegebenen Strahlung. Dabei werden hohe Anforderungen an die Temperaturunempfindlichkeit der Kollektoren gestellt, da in der EUV-Mikrolithografie aufgrund der eingesetzten Wellenlängen relativ hohe Temperaturen entstehen.
Bekannt sind sogenannte Wolter-Teleskope als Kollektoren. Diese sind jedoch schwer, voluminös und weisen darüber hinaus eine vergleichsweise geringe Steifigkeit auf. Des weiteren sind sie aufwändig zu fertigen und temperaturempfindlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kollektoreinheit der eingangs erwähnten Art, insbesondere für den Einsatz in der EUV-Mikrolithografie zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere leicht ist, eine verbesserte Steifigkeit aufweist und unempfind- lieh hinsichtlich Deformationen auch bei hohen Temperaturen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kollektoreinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
Durch diese Maßnahmen wird eine Kollektoreinheit geschaffen, welche in vorteilhafter Weise temperaturunempfindlich, d.h. formstabil auch bei hohen Temperaturen, und leicht ist. Die erfindungsgemäße Kollektoreinheit nimmt nur einen geringen Bauraum in Anspruch, was insbesondere für Projektionsbelichtungsanlagen in der Mikrolithografie sehr bedeutsam ist. Die vorgeschlagene Porenstruktur bzw. Porenoptik weist zugleich eine hohe Steifigkeit auf und ist leicht zu fertigen. Unter der vorgegebenen Krümmung der übereinander stapelbaren Schalen wird eine Krümmung in wenigstens einer Raumdimension, insbesondere in zwei Raumdimensionen verstanden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Porenstruktur zu einer Kollektorachse wenigstens teilweise konzentrisch ist. Derartige wenigs- tens teilweise konzentrische Strukturen lassen sich beispielsweise dadurch realisieren, dass Teile eines Ellipsoid-, Parabo- loid-, Hyperboloid- oder sphärischen Spiegels oder ähnlich gekrümmter Flächen Verwendung finden. Des weiteren ist denkbar, dass die stapelbaren Schalen durch Flächenabschnitte von To- roidflachen gebildet werden, wobei die Toroide z.B. durch rotierende Ellipsen, Hyperboloide oder Paraboloide entstehen, deren Rotationsachse nicht mit einer der Hauptachsen der genannten Erzeugenden identisch ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schalen aus Siliziumwafersegmenten gebildet und über die Stege miteinander verbunden sind.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Silizium- wafersegmente aus mehreren, konisch zueinander angeordneten Flä- chenstücken gebildet sind. Dazu sollten die Stege in vorteilhafter Weise einen Gradienten aufweisen bzw. keilförmig ausgebildet sein. Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Siliziumwafersegmente unterschiedliche Anzahlen von konisch zueinander angeordneten Flächenstücken aufweisen.
Dadurch kann abhängig von der Apertur ein Strahl unterschiedlich oft reflektiert werden. Von Vorteil ist dabei, dass handhabbare Schalenlängen auch für große Aperturen eingesetzt werden können.
Alternativ kann die vorgegebene Krümmung auch zylindrisch ausgebildet sein.
In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Kollektoreinheit aus Segmenten von Po- renstrukturen zusammengesetzt wird.
Neben der Kollektoreinheit selbst stellt die Erfindung auch ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Kollektoreinheit zur Verfügung.
Das Beleuchtungssystem umfassend die erfindungsgemäße Kollektoreinheit findet bevorzugt in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie zur Herstellung von Halbleiterbauelementen Verwendung.
Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Kollektoreinheit vorgeschlagen, wobei: a) in einem ersten Verfahrensschritt mehrere polierte, rechteckige und auf der Unterseite mit einer reflektierenden Beschich- tung versehe Siliziumwafersegmente auf der der beschichteten Unterseite abgewandten Oberseite derart ausgedünnt werden, dass zu den Stirnseiten parallele, sich über die gesamte Länge der Siliziumwafersegmente erstreckende Stege verbleiben, wonach b) in einem zweiten Verfahrensschritt die Siliziumwafersegmente mit einer vorgegebenen Krümmung versehen und auf ein an die konische bzw. zylindrische Krümmung angepasstes Trägerelement bzw. Mandrel übereinander baukastenartig durch Ansprengen aufgesetzt werden, und wonach c) in einem dritten Schritt das Trägerelement entfernt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind anhand der Zeichnung prinzipmäßig Ausführungsbeispiele beschrieben.
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Schale bzw. eines Siliziumwafersegments für eine Porenstruktur einer erfindungsgemäßen Kollektoreinheit ;
Figur 2 eine schematische Vorderansicht einer Porenstruktur als Stapel von Siliziumwafersegmenten gemäß Figur 1;
Figur 3 eine Seitenansicht eines Stegs eines Siliziumwafersegments mit einem Gradienten;
Figur 4 ein schematisches Diagramm eines Schnittes durch eine Porenstruktur einer Kollektoreinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 5 ein schematisches Diagramm von Schalenbegrenzungen der Porenstruktur gemäß Figur 4;
Figur 6 ein schematisches Diagramm von Schalenbegrenzungen einer Porenstruktur einer Kollektoreinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 7 ein schematisches Diagramm von Schalenbegrenzungen einer Porenstruktur einer Kollektoreinheit gemäß einer dritten Ausführungsform;
Figur 8 ein schematisches Diagramm von Schalenbegrenzungen einer Porenstruktur einer Kollektoreinheit gemäß einer vierten Ausführungsform; Figur 9 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kollektoreinheit;
Figur 10 eine seitliche Schnittansicht durch eine Porenstruktur einer Kollektoreinheit gemäß einer fünften Ausführungsform mit unterschiedlicher Anzahl von Reflektionen;
Figur 11 eine Schnittansicht durch eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kollektoreinheit, welche aus
Segmenten zusammengesetzt ist;
Figur 12 eine seitliche Schnittansicht durch eine Porenstruktur einer Kollektoreinheit gemäß einer siebten Ausführungs- form als Teilchenfalle; und
Figur 13 einen prinzipmäßigen Aufbau einer EUV-Projektions- belichtungsanlage mit einer Lichtquelle, einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv.
Figur 1 zeigt eine als Siliziumwafersegment 1 ausgebildete Schale mit einer durch Ätzen von zu Stirnseiten 2 parallelen Bahnen erzeugten Rippenstruktur als Stützstruktur auf einer Oberseite I1. Die Breite daraus resultierender Stege 3 ist im Vergleich zur Breite der geätzten Bahnen sehr gering. Ebenso ist die Dicke des Siliziumwafersegments 1 an den herausgeätzten Stellen sehr gering, wodurch sich das Siliziumwafersegment 1 ohne auseinander zu brechen über einen gegebenen Formkörper (z.B. Zylinder, Kegel oder dergleichen) biegen lässt.
Eine Unterseite l'1 der Siliziumwafersegmente 1 ist mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, um die auftreffenden Lichtstrahlen einer Strahlungsquelle geeignet ablenken und damit sammeln zu können. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist diese Beschichtung aus Gold gebildet. Des weiteren sind auch andere Beschichtungen wie beispielsweise Ruthenium denkbar, welches insbesondere bei einer Verwendung einer Zinn-Plasma- Strahlungsquelle geeignet ist, da sich Zinn-Teilchen an den Kollektorschalen ablagern können.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, lässt sich durch ein Übereinander- stapeln mehrerer mit einer Krümmung versehener Siliziumwaferseg- mente 1 eine Porenstruktur 4 erzeugen. In vorteilhafter Weise sind die Siliziumwafersegmente 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel über die Stege bzw. durch Ansprengen miteinander verbunden. In weiteren Ausführungsbeispielen könnten jedoch auch ande- re Verbindungen zum Einsatz kommen.
Um sogenannte Wolter-Systeme bzw. Wolter-artige Kollektoreinheiten bilden zu können, müssen die einzelnen Schalen bzw. Siliziumwafersegmente 1 einer Porenstruktur bzw. Porenoptik 4 aus ko- nisch zueinander angeordneten Flächenstücken aufgebaut sein. Dazu werden Stege 3a derartiger Siliziumwafersegmente Ia, wie in Figur 3 angedeutet, mit einem Gradienten versehen bzw. keilförmig ausgebildet, da ansonsten lediglich zylinderförmige Porenstrukturen hergestellt werden könnten. Der Gradient der Stege 3a kann ebenfalls über ein Ätzverfahren eingebracht werden. Wolter- Systeme sind aus der Literatur, beispielsweise aus Wolter, Anna- len der Physik 10, 94-114, 152, bekannt.
Die in Figur 2 dargestellte Porenstruktur 4 weist ein geringes Gewicht und eine hohe Steifigkeit auf und dehnt sich unter Erwärmung gleichmäßig ohne Deformationen aus. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen für Porenstrukturen für Kollektoreinheiten vorgeschlagen, wobei alle Ausführungsformen zur Bildung von Wolter-artigen Kollektoreinheiten mit einem über die Apertur konstanten Abbildungsmaßstab (ß = 7) und einem Fokusabstand von L = 1.500 m geeignet sind. Wolter-artig bedeutet hier, dass, wie aus den Figuren 4 bis 8 ersichtlich, die einzelnen Schalen bzw. Siliziumwafersegmente der jeweiligen Porenstrukturen zwei konische Flächenstücke aufweisen.
Figur 4 zeigt einen prinzipmäßigen Schnitt durch eine Porenstruktur 4a für eine erfindungsgemäße Kollektoreinheit. Die Po- renstruktur 4a weist im vorliegenden Fall achtundzwanzig Silizi- umwafersegmente Ib auf, welche mit einem mittleren Abstand von 4 mm gestapelt sind. Aufgrund der geringen Ausdehnung der Silizi- umwafersegmente bzw. Schalen Ib entlang der Kollektorachse (z- Achse) stellen konische Flächenstücke 5a, 5b der Schalen Ib eine gute Näherung an die hyperbolischen bzw. elliptischen Flächen eines Wolter-Systems dar. Berührungspunkte 6 der konischen Flächenstücke 5a, 5b miteinander liegen auf einer aplanatischen E- bene (siehe auch Figur 5) . Des weiteren sind in Figur 5 Schalen- anfange 6' und Schalenenden 6" ebenfalls gestrichelt dargestellt. Dabei wird gewährleistet, dass der Abbildungsmaßstab ü- ber die Apertur konstant bleibt. Bei großen Aperturen werden die konischen Flächenstücke 5a, 5b sehr kurz. Wie aus Figur 4 ersichtlich, hat das kleinste konische Flächenstück eine Länge von Ii = 10 mm. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Koordinaten der Schalenanfänge 61, der Berührungspunkte der Flächenstücke 6 und der Schalenenden 6" für die Porenstruktur 4a beispielhaft dargestellt. Wie weiter aus Figur 4 ersichtlich, weisen eine eingangsseitige und eine ausgangsseitige Begrenzungsfläche 40, 41 der Porenstruktur 4a in einer Richtung eine Krümmung auf. Weitere Porenstrukturen könnten auch in zwei linear unabhängigen Richtungen eine Krümmung aufweisen. Dadurch können die Porenstrukturen in vorteilhafter Weise an die Abstrahlcharakteristiken der eingesetzten Lichtquelle (beispielsweise mit keulenför- miger Abstrahlung oder dergleichen) angepasst werden, so dass eine minimale Anzahl an Reflexionen pro Porenkanal erzielt werden kann, wodurch letztlich auch Bauraum gespart werden kann.
Tabelle 1
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In den Figuren 6 bis 8 folgen drei weitere Ausführungsformen von Porenstrukturen 4b, 4c und 4d für Kollektoreinheiten, bei wel- chen die Siliziumwafersegmentdicken, d.h. die Höhen der Stege 3a bzw. die Abstände der Siliziumwafersegmente, variieren.
Wie aus Figur 6 ersichtlich weist die Porenstruktur 4b mit Schalenanfängen 7 ' , Berührungspunkten der Flächenstücke 7 in einer aplanatischen Fläche und Schalenenden 7" eine Siliziumwaferseg- mentdicke von 1 mm und 112 Siliziumwafersegmente auf. Für große Aperturen (45°) sind die ersten konischen Flächenstücke hier nur ca . 2 mm lang .
Bei einer noch geringeren Siliziumwafersegmentdicke von 0,5 mm der Porenstruktur 4c mit 225 Schalen, wie in Figur 7 mit Scha- lenanfängen 8 ' , Berührungspunkten der Flächenstücke 8 und Schalenenden 8" dargestellt, reduziert sich die Länge der ersten konischen Flächenstücke bei einer Apertur von 45° auf ca. 1 mm.
Somit ist die maximale Apertur, die eine derartige Porenstruktur 4, 4a, 4b, 4c bzw. die Kollektoreinheit aufnehmen kann, durch die maximale Dicke der Siliziumwafersegmente, aus denen die Porenstruktur 4, 4a, 4b, 4c aufgebaut ist, begrenzt.
In Figur 8 wird eine Porenstruktur 4c mit Schalenanfängen 9', Berührungspunkten der Flächenstücke 9 und Schalenenden 91', welche fünfzig Siliziumwafersegmente bzw. Schalen und einen variablen Schalenabstand von 1 mm bis 3,5 mm aufweist, vorgeschlagen.
Figur 9 zeigt einen Schnitt senkrecht zu einer Kollektorachse z durch eine erfindungsgemäße Kollektoreinheit 11 mit der zu der Kollektorachse z konzentrischen Porenstruktur 4, welche aus auf einer Unterseite l'1 bzw. einer ersten einem eintretenden Strahlbüschel zugewandten Fläche I1 1 wenigstens teilweise reflektierenden, übereinander stapelbaren Siliziumwafersegmenten bzw. Schalen 1 mit einer vorgegebenen Krümmung gebildet ist, wobei die Siliziumwafersegmente 1 auf einer Oberseite I1 bzw. einer zweiten dem eintretenden Strahlbüschel abgewandten Fläche 1' zu den Stirnseiten 2 der Siliziumwafersegmente parallele Stege 3 als Stützstruktur aufweisen (siehe auch Figuren 1 und 2).
Die Kollektorachse z stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die optische Achse dar, relativ zu der die Schalen 1 rotationssymmetrisch angeordnet sind. Allgemein kann die z-Achse auch eine Achse sein, die eine Symmetrie auszeichnet. Sonach kann die z-Achse in weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch senkrecht zur optischen Achse verlaufen. Beispielsweise, wenn die in Fig. 10 beschriebene Anordnung als Schnitt einer Spiegelanordnung interpretiert würde, welche sich entlang der x- Achse erstreckt (in die Zeichenebene hinein) . Dabei würde Licht, welches entlang der x-Achse von einer linienförmigen Lichtquelle emittiert wird, z.B. wieder auf eine Linie abgebildet, welche die z-Achse schneidet und parallel zur x-Achse in der xz-Ebene verläuft. Ein derartige Anordnung hätte die Wirkung eines zylinderförmigen Spiegels.
Darüber hinaus ist eine Symmetrie bzw. Rotationssymmetrie für den Aufbau einer Porenstruktur 4 grundsätzlich nicht erforderlich.
Ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Kollektoreinheit 11 wird ebenfalls vorgeschlagen, wobei: a) in einem ersten Verfahrensschritt mehrere polierte, rechteckige und auf der Unterseite mit einer reflektierenden Beschich- tung versehe Siliziumwafersegmente 1 auf der der beschichteten Unterseite 1 ' ' abgewandten Oberseite 1 ' derart ausgedünnt werden, dass zu den Stirnseiten 2 parallele, sich über die gesam- te Länge der Siliziumwafersegmente 1 erstreckende Stege 3 verbleiben, wonach b) in einem zweiten Verfahrensschritt die Siliziumwafersegmente 1 mit einer vorgegebenen Krümmung versehen und auf ein an die zylindrische Krümmung angepasstes Trägerelement bzw. Mandrel (nicht dargestellt) übereinander baukastenartig durch Ansprengen aufgesetzt werden, und wonach c) in einem dritten Schritt das Mandrel entfernt wird.
In Figur 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Porenstruktur 4e dargestellt, wobei Siliziumwafersegmente Ic unterschiedliche Anzahlen von konisch zueinander angeordneten Flächenstücken 5' aufweisen. Abhängig von der Apertur werden dann Strahlen 12 einer Strahlungsquelle (Nullpunkt des Koordinatensystems) unterschiedlich oft reflektiert, d.h. einmal bis maximal viermal. Da- bei ist vorteilhaft, dass für große Aperturen eine handhabbare Schalenlänge gewählt werden kann. Figur 11 zeigt eine Kollektoreinheit IIa, welche aus 4 Poren- struktursegmenten 4f zusammengesetzt ist.
In Figur 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Porenstruktur 4g als sogenannte Teilchenfalle (trap) gezeigt, welche eingesetzt wird, um störende Teilchenstrahlungen der Strahlungsquelle (Nullpunkt des Koordinatensystems) zu absorbieren, um eine dadurch bedingte Verschmutzung oder Verschlechterung optischer Flächen zu vermeiden. Dabei sind die Schalen bzw. Siliziumwafer- segmente Id konische Flächen, deren Steigung in der y-z-Ebene so ausgelegt ist, dass vom Quellpunkt ausgehende Strahlen nicht absorbiert werden. Auch die zuvor beschriebenen Porenstrukturen 4, 4a-4f können bereits störende Teilchenstrahlungen absorbieren.
In Figur 13 ist eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage 30 mit einer Lichtquelle 31, einem EUV-Beleuchtungssystem 32 zur Ausleuchtung eines Feldes in einer Objektebene 33, in welcher eine Struktur tragende Maske angeordnet ist, sowie ein Projektionsobjektiv 34 mit einem Gehäuse 34a und einem Strahlenverlauf 35 zur Abbildung der strukturtragenden Maske in der Objektebene 33 auf ein lichtempfindliches Substrat 36 zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dargestellt. Das EUV-Beleuchtungssystem 32 weist in vorteilhafter Weise eine erfindungsgemäße Kollektoreinheit 11 vor der Lichtquelle 31 auf, welche temperaturunempfindlich, ins- besondere hinsichtlich Deformationen, und, leicht ist, sowie eine hohe Steifigkeit aufweist und wenig Bauraum in Anspruch nimmt .

Claims

Patentansprüche :
1. Kollektoreinheit für ein Beleuchtungssystem mit Wellenlängen < 193 nm, insbesondere im EUV-Bereich, auf welche Strahlen eines Strahlbüschels auftreffen, gekennzeichnet durch eine Porenstruktur, welche aus auf einer Unterseite reflektierenden, übereinander stapelbaren Schalen mit einer vorgegebenen Krümmung gebildet ist, wobei die Schalen auf einer Oberseite Stege aufweisen.
2. Kollektoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Porenstruktur zu einer Kollektorachse (z) wenigstens teilweise konzentrisch ist.
3. Kollektoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Stege zu den Stirnseiten der Schalen parallel sind.
4. Kollektoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Schalen aus SiIi- ziumwafersegmenten gebildet sind.
5. Kollektoreinheit nach Anspruch 4, wobei die Siliziumwaferseg- mente über die Stege miteinander verbunden sind.
6. Kollektoreinheit nach Anspruch 5, wobei die Siliziumwaferseg- mente aus mehreren, konisch zueinander angeordneten Flächenstücken gebildet sind.
7. Kollektoreinheit nach Anspruch 6, wobei die Siliziumwaferseg- mente unterschiedliche Anzahlen von konisch zueinander angeordneten Flächenstücken aufweisen.
8. Kollektoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Stege einen Gradienten aufweisen.
9. Kollektoreinheit nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Krümmung konisch ausgebildet ist.
10. Kollektoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Kollektoreinheit aus Porenstruktursegmenten zusammengesetzt wird.
11. Kollektoreinheit für ein Beleuchtungssystem mit Wellenlängen < 193 nm, insbesondere im EUV-Bereich, auf welche Strahlen eines Strahlbüschels auftreffen, gekennzeichnet durch eine Porenstruktur, welche aus übereinander stapelbaren Schalen mit einer vorgegebenen Krümmung gebildet ist, wobei die Scha- len auf einer ersten dem eintretenden Strahlbüschel zugewandten Fläche wenigstens teilweise reflektierend ausgebildet sind, und wobei die Schalen auf einer zweiten dem eintretenden Strahlbüschel abgewandten Fläche eine Stützstruktur aufweisen.
12. Kollektoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine eingangsseitige Begrenzungsfläche der Porenstruktur in wenigstens einer, vorzugsweise in zwei linear unabhängigen Richtungen eine Krümmung aufweist.
13. Kollektoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine ausgangsseitige Begrenzungsfläche der Porenstruktur in wenigstens einer, vorzugsweise in zwei linear unabhängigen Richtungen eine Krümmung aufweist.
14. Beleuchtungssystem für Wellenlängen < 193 nm, insbesondere im EUV-Bereich, mit einer Lichtquelle und mit wenigstens einer Kollektoreinheit, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit: einem Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 14, - einer Maske, welche von dem Beleuchtungssystem beleuchtbar ist, und - einem Projektionsobjektiv zur Abbildung der Maske auf einen lichtempfindlichen Wafer.
16. Verfahren zur Herstellung einer Kollektoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: a) in einem ersten Verfahrensschritt mehrere polierte, rechteckige und auf der Unterseite mit einer reflektie- renden Beschichtung versehene Siliziumwafersegmente auf der der beschichteten Unterseite abgewandten Oberseite derart ausgedünnt werden, dass zu den Stirnseiten parallele, sich über die gesamte Länge der Siliziumwafersegmente erstreckende Stege verbleiben, wonach b) in einem zweiten Verfahrensschritt die Siliziumwafersegmente mit einer vorgegebenen Krümmung versehen und auf ein an die Krümmung angepasstes Trägerelement übereinander baukastenartig durch Ansprengen aufgesetzt werden, und wonach c) in einem dritten Schritt das Trägerelement entfernt wird.
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