WO2008022680A1 - Beleuchtungssystem für eine mikrolithographie-projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

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WO2008022680A1
WO2008022680A1 PCT/EP2007/006463 EP2007006463W WO2008022680A1 WO 2008022680 A1 WO2008022680 A1 WO 2008022680A1 EP 2007006463 W EP2007006463 W EP 2007006463W WO 2008022680 A1 WO2008022680 A1 WO 2008022680A1
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illumination
output beam
euv
light source
subunit
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PCT/EP2007/006463
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French (fr)
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Toralf Gruner
Michael Totzeck
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Ag
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Publication date
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    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
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    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
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    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/061—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements characterised by a multilayer structure

Definitions

  • the invention relates to an illumination system for a microlithography projection exposure apparatus according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a microlithography projection exposure apparatus operating with such an illumination system. Furthermore, the invention relates to a method for producing a microstructured component with such a projection exposure apparatus and to a microstructured component produced by such a method.
  • An illumination system and a microlithography projection exposure apparatus of the type mentioned in the introduction are known from EP 1 076 906 B1 and US Pat. No. 6,400,794 B1. Such systems operate, for example, with EUV illumination light with a wavelength of 13.6
  • Plasma sources are currently preferred as light sources for such systems.
  • Synchrotron radiation offers an interesting alternative.
  • Bragg mirrors are generally used as the bundle-guiding components within the known EUV lithography systems, the layers of individual layers having a quarter of the working wavelength being used as optical components.
  • US 2006/0152701 A1 describes various embodiments of projection exposure systems in which a delay element with a locally selective polarization-influencing effect serves to specify a defined polarization.
  • an EUV output beam with defined adjustable polarization can be well adapted to the polarization requirements of the components of the illumination optics as well as an optionally downstream projection optics.
  • the polarization of the EUV output beam can be adjusted so that the illumination tik has an optimally high EUV illumination light throughput.
  • the defined polarization state of the EUV light may be a linear polarization or another polarization state, for example elliptical or circular polarization.
  • a low-loss predefinition of a defined linear polarization of the output beam can be achieved according to claim 2 by rotation of the EUV light source or of a lighting subunit of the illumination system comprising the same.
  • a subsequent, lossy polarization of the output beam in the desired polarization direction is eliminated.
  • the desired polarization state of the output beam can then be generated by rotation of the illumination subunit.
  • the state of polarization of the EUV output beam may also be affected other than by rotation of the illumination subunit.
  • a rotation of components is generally not mandatory. It is equally possible to influence the polarization state by translating components of an EUV light source. The example of an undulator or wiggler arrangement this is shown in DE 103 58 225 B3.
  • a rotatable undulator or wiggler arrangement according to claim 3 produces a cleanly linearly polarized EUV output beam whose orientation is adjusted by the rotation of the illumination subunit and the light source, respectively.
  • a rotatable design of the EUV light source together with downstream bundled components according to claim 4 reduces the demands on the co-rotated downstream components, since they then do not have to perform different linear polarizations of the output beam, since the polarization of the output beam relative to within the illumination subunit mitgecard downstream component remains the same.
  • the polarization rotation is effective only after the rotatably arranged illumination subunit.
  • a stepwise specification of the polarization of the output beam according to claim 5 can be realized for example via a mechanical control, for example via a stepper motor, or via mechanical stops.
  • a setting accuracy of 5 ° or 10 ° is sufficient for many applications.
  • a continuously rotatable arrangement according to claim 6 allows a particularly fine adjustment of the polarization state of the output beam.
  • a rotatable with predeterminable angular velocity illumination subunit according to claim 7 allows the specification in particular of effectively unpolarized EUV light. This can be used to homogenize the EUV lighting.
  • a position control device avoids an undesired dependence of the beam direction on the rotational state of the illumination subunit.
  • At least one exchangeable beam-guiding component according to claim 9 uses a polarization optimization of a lighting system in each case on the beam-guiding components used.
  • Replaceable beam-guiding components according to claim 10 increase the flexibility in setting lighting settings of the lighting system.
  • a further object of the invention is to provide a microlithography projection exposure apparatus with an illumination system according to the invention, and to provide a microlithographic production method and a component produced thereby.
  • Projection exposure apparatus with an illumination system with an EUV light source, wherein two different variants of rotating illumination subunits are shown; and Fig. 2 enlarges the EUV light source.
  • a microlithography projection exposure apparatus is used to image a reticle 3 arranged in a reticle plane 2, which serves as a structural template, onto a wafer 5 arranged in a wafer plane 4.
  • the projection or illumination light is used here EUV radiation, for example, in a wavelength range between 10 nm and 30 nm used.
  • the light source of an illumination system 6 of the projection exposure apparatus 1 is an EUV light source 7 in the form of an undulator system shown in greater detail in FIG. 2.
  • Two rows 8, 9 alternately in north-south orientation successively arranged magnets 10 force between them an approximately sinusoidal path of an electron beam 1 1.
  • the accelerated along the electron beam 11 electrons radiate
  • a wiggler arrangement is also possible as an EUV light source.
  • the two magnet rows 8, 9 define an x'y 'plane of a Cartesian x'y'z' coordinate system, which is shown in FIG. 2, of the EUV light source 7.
  • the sine oscillation of the electron beam 11 runs in the x'z' level. Accordingly, the output beam 13 is linearly polarized in the x'z 'plane.
  • the EUV light source 7 is rotatable about an axis of rotation 14 coinciding with the x 'axis. For this purpose, the entire EUV light source is 7 axiomatic al / radially stored. Electrical supply feeds to the rotatable part of the EUV light source 7 via corresponding sliding contacts. A supply of supply fluids via sealed coupling units, which are sealed between the movable and a fixed part of the EUV light source 7.
  • the rotation of the EUV light source 7 about the axis of rotation 14 is driven by a drive motor 15, which, as schematically indicated in Fig. 1 at 16, for example, via a deflection gear with the EUV light source 7 is mechanically connected.
  • the drive motor 15 is connected to a control computer 18 of the projection exposure apparatus 1 via a signal line 17. With the drive motor 15, the EUV light source 7 is continuously rotatable about the axis of rotation 14.
  • the direction of the output beam 13 after the EUV light source 7 defines a first section 19 of an optical axis 20 of the projection exposure apparatus 1 until the next bundle guidance component for the output beam 13.
  • the axis of rotation 14 coincides with this first optical axis section 19.
  • FIG. 1 below the EUV light source 7, a stationary Cartesian xyz coordinate system is shown.
  • the x-axis coincides with the x'-axis of the coordinate system of the EUV light source 7.
  • the y-axis is perpendicular to the plane of FIG. 1 and the z-axis in FIG. 1 upwards.
  • the x'z 'plane of the EUV light source 7 can assume an arbitrary angle to the stationary xz plane in coincident x, x' axes.
  • the linear polarization of the output beam 13 in x'z'-plane can therefore be rotated in the stationary system steplessly about the first optical axis section 19.
  • the EUV light source 7 is followed by a position control device 21.
  • the latter has two successively arranged deflection components 22, 23 for the output beam.
  • the deflection components 22, 23 are shown schematically in FIG. As a rule, these components are reflective components.
  • the deflection components 22, 23 cooperate with spatially sensitive EUV radiation detectors, not shown, and are tiltable about two axes such that with the first deflection component 22 the location of the output beam 13 on the second deflection component 23 is independent is kept constant by the rotation angle of the EUV light source about the rotation axis 14.
  • the second deflection component 23 is in turn so cooperatively controlled with another spatially sensitive EUV detector that the output beam 13 is continued by the second deflection component 23 exactly along the first optical axis section 19. In this way, the beam direction of the output beam 13 remains constant after the position control device 21 regardless of a rotational movement of the EUV light source 7 about the rotation axis 14.
  • the position control device 21 is connected to the control computer 18 via a signal line 23a.
  • the output beam 13 is deflected by a mirror 24, which simultaneously represents a scattering component for increasing the divergence of the output beam.
  • the output beam 13 strikes a field facet mirror 25.
  • the latter is the first component of a lighting optical system for guiding the Output beam 13 along the optical axis 20.
  • a second portion 26 of the optical axis 20 Between the scattering component 24 and the field facet mirror 25 extends a second portion 26 of the optical axis 20. Together with the drawing plane of Fig. 1, the second optical axis portion 26 defines a Cartesian x "y" z “coordinate system
  • the x "axis runs along the second optical axis section 26.
  • the y" axis runs perpendicular to the plane of the drawing of FIG.
  • the field facet mirror 25 is held by a change holder 27.
  • the latter driven by a drive motor 28, is rotatable about an axis of rotation 29 which runs approximately parallel to the second optical axis section 26.
  • the changeover holder 27 carries, in addition to the field facet mirror 25, further field facet mirrors, of which a further field facet mirror 30 is shown in FIG.
  • the field facet mirrors 25 and 30 are designed with respect to their bundle guiding properties for differently linearly polarized output beams 13.
  • the field facet mirror 25 is designed, for example, for a linear output beam in the x "z" plane.
  • the further field facet mirror 30 is designed, for example, for a linear output beam polarized in the x "y" plane.
  • a pupil facet mirror 31 is arranged downstream of the field facet mirror 25 along the optical axis 20. At the location of the pupil facets of the pupil facet mirror 31, the secondary facets are generated by the field facets of the field facet mirror 25.
  • the pupil facet mirror 31 is attached in the region of a pupil plane of an illumination optical unit of the illumination system 6 leading to the output beam 13 towards the reticle 2. arranges and forms together with downstream components of the illumination optical system the field facet mirror 25 in the reticle plane 2.
  • the spatial distribution of the output beam 13 on the pupil facet mirror 31 defines the illumination angle distribution in an illumination field of the illumination system 6 in the reticle plane 2. Between the field facet mirror 25 and the pupil facet mirror 31, a third section 32 of the optical axis is defined.
  • the third optical axis section 32 defines another x '"y'" z '"coordinate system along with the plane of the drawing of Figure 1.
  • the x"' axis extends in the beam direction along the third optical axis section 32.
  • the y "'axis is perpendicular to the plane of FIG. 1.
  • a change holder 33 is also provided for the pupil facet mirror.
  • the latter in addition to the pupil facet mirror 31, also holds further pupil facet mirrors, of which in Fig. 1 a pupil facet mirror 34 is shown.
  • the change holder 33 can be rotated by a drive motor 35 about a rotation axis 36, so that it is possible to change between the individual pupil facet mirrors 34.
  • the pupil facet mirror 31 is optimized, for example, for a polarization of the output beam 13 in the x '"z"' plane.
  • the further pupil facet mirror 34 is optimized, for example, for a polarization of the output beam 13 in the x '"y"' plane.
  • the drive motors 28 and 35 are connected to the control computer 18 in signal.
  • the output beam 13 is guided through further EUV mirrors 37, 37a to the reticle plane 2.
  • the image of the illumination field in the reticle plane 2 takes place in the wafer plane 4 through a projection lens 38 with reflective EUV mirrors 39 to
  • the optical design of the EUV illumination optics and of the projection objective 38 is known to the person skilled in the art.
  • the reflective components of the EUV illumination optics and the projection objective 38 are layer systems with a plurality of individual layers, as are known to the person skilled in the art for reflection of EUV radiation with high reflectivity. These layer systems have a reflectivity dependent on the polarization of the incident EUV light.
  • the lighting system 6 operates as follows: First, a lighting setting is specified, ie an illumination angle distribution for illuminating the illumination field in the reticle plane 2. Depending on the given illumination setting, it is selected which field facet mirror and which pupil facet mirror are suitable for generating this setting. These facet mirrors are then rotated by actuation of the drives 28, 35 to the location of the facet mirrors 25, 31 in the illustration according to FIG. It is then determined for which linear polarization of the output beam 13 the field facet mirror 25 and the pupil facet mirror 31 are optimized. This linear polarization is adjusted by rotation of the EUV light source about the axis of rotation 14.
  • the EUV light source 7 is rotated about the axis of rotation 14 in such a way that the z 'axis coincides with the z axis. Axis coincides.
  • the EUV light source 7 is rotated about the axis of rotation 14 until the z 'axis coincides with the y axis.
  • the position control device 21 ensures that, independently of the rotation of the EUV light source, the output beam 13 is guided exactly along the optical axis 20 after the position control device 21.
  • the reticle 3 After the specification of the desired linear polarization of the output beam 13, the reticle 3 is exposed and a projection of its structure on an EUV-sensitive layer of the wafer 5. In this way microstructures of extremely high spatial resolution are generated on the wafer, which then become microstructured components can be further processed.
  • the EUV light source 7 can be continuously rotatable about the axis of rotation 14. Alternatively, it is possible to rotatably place the EUV light source 7 so that linearly polarized EUV illumination light having differently oriented planes of polarization can be created with adjacent polarization plane orientations spaced from one another by tilt angles not greater than 10 ° and preferably not greater are as 5 °.
  • the rotary drive 15 for the EUV light source 7 can also be designed so that the EUV light source rotates constantly at a predetermined angular velocity. In this way, an output beam with a continuously rotating polarization plane, ie in particular an effectively unpolarized output beam, is generated, so that undesired polarization dependencies in the illumination or projection optics are homogenized.
  • the position control device 21 a position control of the output beam 13 is realized, in which an actual beam direction of the output beam 13 deviates from a desired beam direction by not more than 100 mrad and preferably not more than 20 mrad.
  • a rotatable embodiment has been described in which only the EUV light source 7 is rotatable.
  • the EUV light source 7 and the scattering component 24 are combined to form a lighting subunit 43.
  • the position control device 21 between the EUV light source 7 and the scattering component 24 is omitted.
  • the drive motor 15 omitted.
  • the entire illumination subunit 43 is mechanically coupled to a drive motor 44, for example via a deflection gear, as indicated at 45 in FIG.
  • the drive motor 44 is connected via a signal line 46 to a control computer 47 in signal connection.
  • the control computer 47 is in signal communication with the drive motors 28, 35 and via a signal line 48 with a position control device 49, which comprises successively arranged deflection components 50, 51.
  • the position control device 49 is stationary, that is not rotatable, arranged between the scattering component 24 and the field facet mirror 25.
  • the function of the position control device 49 corresponds to that which has been explained above with reference to the position control device 21.
  • the output beam is running 13 exactly on the optical axis 20.
  • An actual beam direction differs from a desired beam direction by not more than 100 mrad, and preferably by not more than 20 mrad.
  • a pivotability can also be provided, that is, no complete rotation through 360 ° must be possible. Even with an embodiment which can be swiveled, for example, by 180 °, all polarization planes for the output beam 13 can be adjusted.
  • the drive motor 15 with the control computer 18 and the drive motor 44 with the control computer 47 represent an example of a polarization setting device for specifying a defined polarization of the EUV output beam 13 after the illumination subunit 7 or 43.
  • Others, not on a Component rotation based polarization adjustment devices are possible. Examples of this are described in DE 103 58 225 B3.
  • the influencing of the polarization state can be done alternatively or additionally by translation of the illumination subunit.
  • the translation of the illumination subunit is understood as meaning the displacement of the illumination subunit relative to the other components of the illumination system or, alternatively, the displacement of components of the illumination subunit relative to one another.

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Abstract

Ein Beleuchtungssystem (6) für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (1) hat eine EUV-Lichtquelle (7), die einen Ausgabestrahl (13) linear polarisierten EUV-Beleuchtungslichts erzeugt. Eine Beleuchtungsoptik (24, 25, 31, 37) führt den Ausgabestrahl (13) längs einer optischen Achse (20), wodurch ein Beleuchtungsfeld in einer Retikelebene (2) mit dem Ausgabestrahl (13) beleuchtet wird. Eine mindestens die EUV-Lichtquelle (7) umfassende Beleuchtungs-Untereinheit (7) des Beleuchtungssystems (6) hat eine Polarisations-Einstelleinrichtung (15, 18) zur Vorgabe einer definierten Polarisation des EUV-Ausgabestrahls (13) der Beleuchtungs-Untereinheit (7). Es resultiert ein Beleuchtungssystem, das flexibel an Polarisationsanforderungen der Anlage sowie der auf das Substrat bzw. den Wafer zu projizierenden Struktur angepasst werden kann.

Description

BELEUCHTUNGSSYSTEM FUR EINE MIKROLITHOGRAPHIE-PROJEKTIONSBELICHTUNGSANLAGE
Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Fer-
10 ner betrifft die Erfindung eine mit einem derartigen Beleuchtungssystem arbeitende Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit einem derartigen Verfahren hergestelltes mikrostrukturiertes Bauteil.
15
Ein Beleuchtungssystem und eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art sind bekannt aus der EP 1 076 906 Bl und der US 6,400,794 B l . Derartige Systeme arbeiten beispielsweise mit EUV-Beleuchtungslicht mit einer Wellenlänge von 13,6
20 nm. Als Lichtquellen für solche Systeme werden derzeit Plasmaquellen bevorzugt. Synchrotronstrahlung bietet hierzu eine interessante Alternative. Als bündelführende Komponenten innerhalb der bekannten EUV- Lithographie- Systeme werden in der Regel Bragg-Spiegel eingesetzt, die Schichten aus Einzellagen mit einem Viertel der Arbeitswellenlänge als op-
25 tischer Dicke tragen, oder hiervon abgeleitete Schichtsysteme. Derartige Schichten haben oftmals eine polarisationsabhängige Wirksamkeit. Die Po- larisationssensitivität der optischen Komponenten nimmt mit steigender numerischer Apertur des Beleuchtungs- bzw. des Projektionssystems zu, da zumindest bei den Randstrahlen, die unter am stärksten von 90° abwei- chenden Beleuchtungswinkeln auftreffen, der endliche Winkel zwischen dem Polarisationsvektor und der Beleuchtungsebene nicht mehr vernachlässigt werden kann. Auch die Herstellung eines hohen Kontrastverhältnisses bei der Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht auf einem Wafer bzw. einem Substrat, auf die eine Retikelstruktur als Vorlage mit der Pro- jektionsbelichtungsanlage projiziert wird, hängt von den Polarisationseigenschaften des Beleuchtungslichts ab.
In der US 2006/0152701 Al sind verschiedene Ausführungen von Projek- tionsbelichtungsanlagen beschrieben, bei denen zur Vorgabe einer definierten Polarisation ein Verzögerungselement mit örtlich selektiv polarisati- onsbeeinflussender Wirkung dient.
Undulator-Anordnungen als EUV-Strahlungsquellen sind bekannt aus der US 5,896,438 A und der US 6,498,351 B l .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es flexibler an Polarisationsanforderungen der Belichtungsanlage sowie der auf das Substrat zu projizierenden Struktur angepasst werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein EUV-Ausgabestrahl mit definiert einstellbarer Polarisation an die Polarisationsanforderungen der Komponenten der Beleuchtungsoptik sowie einer gegebenenfalls nachgeschalteten Projektionsoptik gut angepasst werden kann. Die Polarisation des EUV- Ausgabestrahls kann so eingestellt werden, dass die Beleuchtungsop- tik einen optimiert hohen EUV-Beleuchtungslichtdurchsatz hat. Ferner ist es möglich, die Polarisation des EUV-Ausgabestrahls so anzupassen, dass zum Beispiel Kontrastanforderungen an die Beleuchtung sowie an die gegebenenfalls nachgeschaltete Projektion erfüllt werden. Beim definiert ein- gestellten Polarisationszustand des EUV-Lichts kann es sich um eine lineare Polarisation oder um einen anderen Polarisationszustand, zum Beispiel um elliptische oder zirkuläre Polarisation handeln.
Eine verlustarme Vorgabe einer definierten linearen Polarisation des Aus- gabestrahls kann nach Anspruch 2 durch Drehung der EUV-Lichtquelle oder einer diese umfassenden Beleuchtungs-Untereinheit des Beleuchtungssystems erzielt werden. Ein nachfolgendes, verlustbehaftetes Polarisieren des Ausgabestrahls in die gewünschte Polarisationsrichtung entfällt. Je nach den Polarisationsanforderungen des Beleuchtungssystems und der abzubildenden Retikelstruktur kann dann durch Drehung der Beleuchtungs- Untereinheit der gewünschte Polarisationszustand des Ausgabestrahls erzeugt werden. Der Polarisationszustand des EUV-Ausgabestrahls kann auch in anderer Weise als durch Drehung der Beleuchtungs-Untereinheit beeinflusst werden. Eine Drehung von Komponenten ist generell nicht zwingend. Genauso ist es möglich, durch Translation von Komponenten einer EUV-Lichtquelle deren Polarisationszustand zu beeinflussen. Am Beispiel einer Undulator- oder Wiggler-Anordnung ist dies dargestellt in der DE 103 58 225 B3.
Eine drehbare Undulator- oder Wiggler-Anordnung nach Anspruch 3 erzeugt einen sauber linear polarisierten EUV-Ausgabestrahl, dessen Orientierung durch die Drehung der Beleuchtungs-Untereinheit bzw. der Lichtquelle eingestellt wird. Eine drehbare Gestaltung der EUV-Lichtquelle zusammen mit nachgeord- neten bündelführenden Komponenten nach Anspruch 4 reduziert die Anforderungen an die mitgedrehten nachgeordneten Komponenten, da diese dann nicht verschiedene lineare Polarisationen des Ausgabestrahls führen müssen, da die Polarisation des Ausgabestrahls relativ zur innerhalb der Beleuchtungs-Untereinheit mitgedrehten nachgeordneten Komponente gleich bleibt. Die Polarisationsdrehung wird erst nach der drehbar angeordneten Beleuchtungs-Untereinheit wirksam.
Eine stufenweise Vorgabe der Polarisation des Ausgabestrahls nach Anspruch 5 lässt sich beispielsweise über eine mechanische Ansteuerung, zum Beispiel über einen Schrittmotor, oder auch über mechanische Anschläge realisieren. Eine Einstellgenauigkeit von 5° oder 10° ist für viele Anwendungsfälle ausreichend.
Eine stufenlos drehbare Anordnung nach Anspruch 6 erlaubt eine besonders feine Einstellung des Polarisationszustandes des Ausgabestrahls.
Eine mit vorgebbarer Winkelgeschwindigkeit drehbare Beleuchtungs- Untereinheit nach Anspruch 7 ermöglicht die Vorgabe insbesondere von effektiv unpolarisiertem EUV-Licht. Dies kann zur Homogenisierung der EUV-Beleuchtung benutzt werden.
Eine Lageregelungseinrichtung nach Anspruch 8 vermeidet eine uner- wünschte Abhängigkeit der Strahlrichtung vom Drehzustand der Beleuchtungs-Untereinheit. Mindestens eine auswechselbare Strahlführungskomponente nach Anspruch 9 nutzt eine Polarisations-Optimierung eines Beleuchtungssystems jeweils auf die eingesetzten Strahlführungskomponenten.
Austauschbare Strahlführungskomponenten nach Anspruch 10 erhöhen die Flexibilität bei der Vorgabe von Beleuchtungssettings des Beleuchtungssystems.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem zu schaffen, sowie ein hiermit durchführbares mikrolithographisches Herstellungsverfahren und ein hierdurch hergestelltes Bauelement anzugeben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 1 , ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 12 sowie ein Bauelement nach Anspruch 13.
Vorteile dieser Gegenstände ergeben sich aus den oben im Zusammenhang mit dem Beleuchtungssystem angegebenen Vorteilen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen Meridionalschnitt durch eine Mikrolithographie-
Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem mit einer EUV-Lichtquelle, wobei zwei verschiedene Varianten drehbarer Beleuchtungs-Untereinheiten dargestellt sind; und Fig. 2 vergrößert die EUV-Lichtquelle.
Eine in der Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage dient zur Abbildung eines in einer Retikel- ebene 2 angeordneten Retikels 3, welches als Strukturvorlage dient, auf einen in einer Waferebene 4 angeordneten Wafer 5. Als Projektions- bzw. Beleuchtungslicht wird hierbei EUV-Strahlung, zum Beispiel in einem Wellenlängenbereich zwischen 10 nm und 30 nm herangezogen.
Als Lichtquelle eines Beleuchtungssystems 6 der Projektionsbelichtungs- anlage 1 dient eine EUV-Lichtquelle 7 in Form eines in der Fig. 2 stärker im Detail dargestellten Undulatorsystems. Zwei Reihen 8, 9 alternierend in Nord- Süd- Ausrichtung hintereinander angeordneter Magnete 10 erzwingen zwischen sich eine in etwa sinusförmige Bahn eines Elektronenstrahls 1 1. Die längs des Elektronenstrahls 11 beschleunigten Elektronen strahlen
Strahlungskeulen 12 ab, die positiv miteinander interferieren und hierdurch einen Ausgabestrahl 13 bilden. Nach Austritt aus der EUV-Lichtquelle 7 kann der Ausgabestrahl 13 noch spektral gefiltert werden. Alternativ zu einer Undulator- Anordnung ist als EUV-Lichtquelle auch eine Wiggler- Anordnung möglich.
Die beiden Magnetreihen 8, 9 definieren eine x'y'-Ebene eines kartesi- schen x'y'z'-Koordinatensystems, welches in der Fig. 2 eingezeichnet ist, der EUV-Lichtquelle 7. Die Sinusschwingung des Elektronenstrahls 11 verläuft in der x'z'-Ebene. Entsprechend ist der Ausgabestrahl 13 linear in der x'z'-Ebene polarisiert.
Die EUV-Lichtquelle 7 ist um eine mit der x' -Achse zusammenfallende Drehachse 14 drehbar. Hierzu ist die gesamte EUV-Lichtquelle 7 axi- al/radial gelagert. Elektrische Versorgungs-Zuführungen zum drehbaren Teil der EUV-Lichtquelle 7 erfolgen über entsprechende Schleifkontakte. Eine Zuführung von Versorgungsfluiden erfolgt über abgedichtete Koppeleinheiten, die zwischen dem beweglichen und einem ortsfesten Teil der EUV-Lichtquelle 7 abgedichtet sind.
Die Drehung der EUV-Lichtquelle 7 um die Drehachse 14 erfolgt angetrieben durch einen Antriebsmotor 15, der, wie schematisch in der Fig. 1 bei 16 angedeutet, zum Beispiel über ein Umlenkgetriebe mit der EUV- Lichtquelle 7 mechanisch verbunden ist. Über eine Signalleitung 17 steht der Antriebsmotor 15 mit einem Steuerrechner 18 der Projektionsbelich- tungsanlage 1 in Verbindung. Mit dem Antriebsmotor 15 ist die EUV- Lichtquelle 7 stufenlos um die Drehachse 14 drehbar.
Die Richtung des Ausgabestrahls 13 nach der EUV-Lichtquelle 7 definiert bis zur nächsten Bündelführungskomponente für den Ausgabestrahl 13 einen ersten Abschnitt 19 einer optischen Achse 20 der Projektionsbelich- tungsanlage 1. Die Drehachse 14 fällt mit diesem ersten optischen Achsabschnitt 19 zusammen.
In der Fig. 1 ist unterhalb der EUV-Lichtquelle 7 ein ortsfestes kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse fällt mit der x'-Achse des Koordinatensystems der EUV-Lichtquelle 7 zusammen. Die y-Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 und die z-Achse in der Fig. 1 nach oben.
Aufgrund der Drehbarkeit der EUV-Lichtquelle 7 um die Drehachse 14 kann bei zusammenfallenden x-, x' -Achsen die x'z' -Ebene der EUV- Lichtquelle 7 einen beliebigen Winkel zur ortsfesten xz-Ebene einnehmen. Die lineare Polarisation des Ausgabestrahls 13 in x'z'-Ebene kann also im ortsfesten System stufenlos um den ersten optischen Achsabschnitt 19 gedreht werden.
Der EUV-Lichtquelle 7 nachgeordnet ist eine Lageregelungseinrichtung 21. Letztere hat zwei hintereinander angeordnete Ablenkkomponenten 22, 23 für den Ausgabestrahl. Die Ablenkkomponenten 22, 23 sind in der Fig. 1 schematisch dargestellt. Im Regelfall handelt es sich bei diesen Komponenten um reflektive Komponenten. Wie dies für Strahl- Lageregelungseinrichtungen an sich bekannt ist, arbeiten die Ablenkkomponenten 22, 23 mit nicht dargestellten ortssensitiven EUV- Strahlungsdetektoren zusammen und sind um zwei Achsen derart verkippbar, dass mit der ersten Ablenkkomponente 22 der Auftreffort des Ausgabestrahls 13 auf der zweiten Ablenkkomponente 23 unabhängig vom Drehwinkel der EUV-Lichtquelle um die Drehachse 14 konstant gehalten wird. Die zweite Ablenkkomponente 23 wird wiederum zusammenwirkend mit einem weiteren ortssensitiven EUV-Detektor so angesteuert, dass der Ausgabestrahl 13 von der zweiten Ablenkkomponente 23 exakt längs dem ersten optischen Achsabschnitt 19 weitergeführt wird. Auf diese Weise bleibt die Strahlrichtung des Ausgabestrahls 13 nach der Lageregelungseinrichtung 21 unabhängig von einer Drehbewegung der EUV-Lichtquelle 7 um die Drehachse 14 konstant. Die Lageregelungseinrichtung 21 steht über eine Signalleitung 23a mit dem Steuerrechner 18 in Verbindung.
Nach der Lageregelungseinrichtung 21 wird der Ausgabestrahl 13 von einem Spiegel 24 umgelenkt, der gleichzeitig eine Streukomponente zur Erhöhung der Divergenz des Ausgabestrahls darstellt. Nach der Streukomponente 24 trifft der Ausgabestrahl 13 auf einen Feldfacettenspiegel 25. Letzterer ist die erste Komponente einer Beleuchtungsoptik zur Führung des Ausgabestrahls 13 längs der optischen Achse 20. Zwischen der Streukomponente 24 und dem Feldfacettenspiegel 25 verläuft ein zweiter Abschnitt 26 der optischen Achse 20. Zusammen mit der Zeichenebene der Fig. 1 definiert der zweite optische Achsabschnitt 26 ein kartesisches x"y"z"- Koordinatensystem. Die x"-Achse verläuft längs des zweiten optischen Achsabschnitts 26. Die y" -Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1.
Durch die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 25 werden, wie dies bei derartigen EUV-Beleuchtungssystemen bekannt ist, sekundäre Lichtquellen erzeugt. Der Feldfacettenspiegel 25 ist von einem Wechselhalter 27 gehalten. Letzterer ist, angetrieben von einem Antriebsmotor 28, um eine Drehachse 29 drehbar, die in etwa parallel zum zweiten optischen Achsabschnitt 26 verläuft. Der Wechselhalter 27 trägt neben dem Feldfacetten- spiegel 25 noch weitere Feldfacettenspiegel, von denen in der Fig. 1 ein weiterer Feldfacettenspiegel 30 dargestellt ist. Die Feldfacettenspiegel 25 und 30 sind hinsichtlich ihrer Bündelführungseigenschaften für unterschiedlich linear polarisierte Ausgabestrahlen 13 ausgelegt. So ist der Feldfacettenspiegel 25 beispielsweise für einen linear in der x"z"-Ebene pola- risierten Ausgabestrahl ausgelegt. Der weitere Feldfacettenspiegel 30 ist beispielsweise für einen linear in der x"y "-Ebene polarisierten Ausgabestrahl ausgelegt.
Längs der optischen Achse 20 dem Feldfacettenspiegel 25 nachgeordnet ist ein Pupillenfacettenspiegel 31. Am Ort der Pupillenfacetten des Pupillenfa- cettenspiegels 31 werden durch die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 25 die sekundären Lichtquellen erzeugt. Der Pupillenfacettenspiegel 31 ist im Bereich einer Pupillenebene einer den Ausgabestrahl 13 hin zur Retike- lebene 2 führenden Beleuchtungsoptik des Beleuchtungssystems 6 ange- ordnet und bildet zusammen mit nachgeordneten Komponenten der Beleuchtungsoptik den Feldfacettenspiegel 25 in die Retikelebene 2 ab. Die Ortsverteilung des Ausgabestrahls 13 auf dem Pupillenfacettenspiegel 31 definiert die Beleuchtungswinkelverteilung in einem Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems 6 in der Retikelebene 2. Zwischen dem Feldfacettenspiegel 25 und dem Pupillenfacettenspiegel 31 ist ein dritter Abschnitt 32 der optischen Achse definiert. Der dritte optische Achsabschnitt 32 definiert zusammen mit der Zeichenebene der Fig. 1 ein weiteres x'"y' "z' "- Koordinatensystem. Die x" '-Achse verläuft in Strahlrichtung längs dem dritten optischen Achsabschnitt 32. Die y" '-Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1.
Entsprechend zum Wechselhalter 27 der Feldfacettenspiegel ist auch für die Pupillenfacettenspiegel ein Wechselhalter 33 vorgesehen. Letzterer hält neben dem Pupillenfacettenspiegel 31 noch weitere Pupillenfacettenspiegel, von denen in der Fig. 1 ein Pupillenfacettenspiegel 34 dargestellt ist. Der Wechselhalter 33 ist durch einen Antriebsmotor 35 um eine Drehachse 36 drehbar, so dass zwischen den einzelnen Pupillenfacettenspiegeln 34 gewechselt werden kann. Der Pupillenfacettenspiegel 31 ist beispielsweise für eine Polarisation des Ausgabestrahls 13 in x'"z" '-Ebene optimiert. Der weitere Pupillenfacettenspiegel 34 ist beispielsweise für eine Polarisation des Ausgabestrahls 13 in der x'"y" '-Ebene optimiert.
Die Antriebsmotoren 28 und 35 stehen mit dem Steuerrechner 18 in Sig- nal Verbindung.
Nach dem Pupillenfacettenspiegel 34 wird der Ausgabestrahl 13 durch weitere EUV-Spiegel 37, 37a hin zur Retikelebene 2 geführt. Die Abbildung des Beleuchtungsfeldes in der Retikelebene 2 in die Waferebene 4 erfolgt durch ein Projektionsobjektiv 38 mit reflektierenden EUV-Spiegeln 39 bis
42.
Die optische Auslegung der EUV-Beleuchtungsoptik sowie des Projek- tionsobjektivs 38 ist dem Fachmann bekannt. Bei den reflektiven Komponenten der EUV-Beleuchtungsoptik und des Projektionsobjektivs 38 handelt es sich um Schichtsysteme mit einer Mehrzahl von Einzellagen, wie sie zur Reflektion von EUV-Strahlung mit hoher Reflektivität dem Fachmann bekannt sind. Diese Schichtsysteme haben eine von der Polarisation des einfallenden EUV-Lichts abhängige Reflektivität.
Das Beleuchtungssystem 6 arbeitet folgendermaßen: Zunächst wird ein Be- leuchtungssetting vorgegeben, das heißt eine Beleuchtungswinkelverteilung zur Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes in der Retikelebene 2. Je nach vorgegebenem Beleuchtungssetting wird ausgewählt, welcher Feldfacettenspiegel und welcher Pupillenfacettenspiegel zur Erzeugung dieses Settings geeignet sind. Diese Facettenspiegel werden dann durch Betätigung der Antriebe 28, 35 an den Ort der Facettenspiegel 25, 31 in der Darstellung nach Fig. 1 gedreht. Sodann wird bestimmt, für welche lineare Po- larisation des Ausgabestrahls 13 der Feldfacettenspiegel 25 und der Pupillenfacettenspiegel 31 optimiert sind. Diese lineare Polarisation wird durch Drehung der EUV-Lichtquelle um die Drehachse 14 eingestellt. Wenn beispielsweise die Facettenspiegel 25, 31 für x"z"- und x'"z" '-Polarisation optimiert sind, wird die EUV-Lichtquelle 7 um die Drehachse 14 so ge- dreht, dass die z'-Achse mit der z-Achse zusammenfällt. Wenn alternativ die Facettenspiegel 25, 31 zum Beispiel für eine lineare Polarisation in der x"y". und der x"'y" '-Ebene optimiert sind, wird die EUV-Lichtquelle 7 um die Drehachse 14 gedreht, bis die z'-Achse mit der y- Achse zusammenfällt. Die Lageregelungseinrichtung 21 sorgt dabei dafür, dass unabhängig von der Drehung der EUV-Lichtquelle der Ausgabestrahl 13 nach der Lageregelungseinrichtung 21 exakt längs der optischen Achse 20 geführt wird.
Nach der Vorgabe der gewünschten linearen Polarisation des Ausgabestrahls 13 erfolgt eine Belichtung des Retikels 3 und eine Projektion von dessen Struktur auf eine EUV-empfindliche Schicht des Wafers 5. Auf diese Weise werden auf dem Wafer Mikrostrukturen extrem hoher Ortsauflö- sung erzeugt, die dann zu mikrostrukturierten Bauteilen weiterverarbeitet werden können.
Die EUV-Lichtquelle 7 kann stufenlos um die Drehachse 14 drehbar sein. Alternativ ist es möglich, die EUV-Lichtquelle 7 so drehbar anzuordnen, dass linear polarisiertes EUV-Beleuchtungslicht mit verschieden orientierten Polarisationsebenen erzeugt werden kann, wobei benachbarte Orientierungen der Polarisationsebenen um Schwenkwinkel voneinander beabstandet sind, die nicht größer sind als 10° und vorzugsweise nicht größer sind als 5°.
Der Drehantrieb 15 für die EUV-Lichtquelle 7 kann auch so ausgelegt sein, dass die EUV-Lichtquelle sich ständig mit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit dreht. Auf diese Weise wird ein Ausgabestrahl mit sich kontinuierlich drehender Polarisationsebene, also insbesondere ein effektiv un- polarisierter Ausgabestrahl, erzeugt, so dass unerwünschte Polarisationsabhängigkeiten in der Beleuchtungs- oder der Projektionsoptik homogenisiert werden. Durch die Lageregelungseinrichtung 21 wird eine Lageregelung des Ausgabestrahls 13 realisiert, bei der eine Ist-Strahlrichtung des Ausgabestrahls 13 von einer Soll-Strahlrichtung um nicht mehr als 100 mrad und vorzugsweise nicht mehr als 20 mrad abweicht.
Vorstehend wurde eine drehbare Ausgestaltung beschrieben, bei der ausschließlich die EUV-Lichtquelle 7 drehbar ist. Alternativ ist es möglich, zusätzlich zur EUV-Lichtquelle 7 noch weitere Bündelfύhrungskomponen- ten des Beleuchtungssystems umfassende Beleuchtungs-Untereinheit dreh- bar zu gestalten. Dies wird nachfolgend anhand der in der Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Komponenten beschrieben. Bei dieser weiteren Ausführungsform sind die EUV-Lichtquelle 7 und die Streukomponente 24 zu einer Beleuchtungs-Untereinheit 43 zusammengefasst. Die Lageregelungseinrichtung 21 zwischen der EUV-Lichtquelle 7 und der Streukomponente 24 ent- fällt. Ebenso entfällt der Antriebsmotor 15.
Die gesamte Beleuchtungs-Untereinheit 43 ist mechanisch zum Beispiel über ein Umlenkgetriebe mit einem Antriebsmotor 44 gekoppelt, wie in der Fig. 1 bei 45 angedeutet. Der Antriebsmotor 44 steht über eine Signallei- tung 46 mit einem Steuerrechner 47 in Signalverbindung.
Der Steuerrechner 47 steht mit den Antriebsmotoren 28, 35 und über eine Signalleitung 48 mit einer Lageregelungseinrichtung 49 in Signalverbindung, die nacheinander angeordnete Ablenkkomponenten 50, 51 umfasst. Die Lageregelungseinrichtung 49 ist ortsfest, also nicht drehbar, zwischen der Streukomponente 24 und dem Feldfacettenspiegel 25 angeordnet. Die Funktion der Lageregelungseinrichtung 49 entspricht dabei derjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Lageregelungseinrichtung 21 erläutert wurde. Nach der Lageregelungseinrichtung 49 läuft der Ausgabestrahl 13 exakt auf der optischen Achse 20. Eine Ist-Strahlrichtung weicht dabei von einer Soll-Strahlrichtung um nicht mehr als 100 mrad und vorzugsweise um nicht mehr als 20 mrad ab.
Anstelle einer Drehbarkeit der EUV-Lichtquelle 7 oder der Beleuchtungs- Untereinheit 43 kann auch eine Schwenkbarkeit vorgesehen sei, das heißt es muss keine vollständige Drehung um 360° möglich sein. Auch bei einer um zum Beispiel 180° schwenkbaren Ausführung lassen sich sämtliche Polarisationsebenen für den Ausgabestrahl 13 einstellen.
Der Antriebsmotor 15 mit dem Steuerrechner 18 bzw. der Antriebsmotor 44 mit dem Steuerrechner 47 stellen ein Beispiel einer Polarisations- Einstelleinrichtung zur Vorgabe einer definierten Polarisation des EUV- Ausgabestrahls 13 nach der Beleuchtungs-Untereinheit 7 bzw. 43 dar. Auch andere, nicht auf einer Komponentendrehung basierende Polarisati- ons-Einstelleinrichtungen sind möglich. Beispiele hierfür sind beschrieben in der DE 103 58 225 B3. Die Beeinflussung des Polarisationszustandes kann alternativ oder zusätzlich auch durch Translation der Beleuchtungs- Untereinheit erfolgen. Als Translation der Beleuchtungs-Untereinheit wird hierbei die Verlagerung der Beleuchtungs-Untereinheit zu den anderen Komponenten des Beleuchtungssystems oder alternativ die Verlagerung von Komponenten der Beleuchtungs-Untereinheit relativ zueinander verstanden.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungssystem (6) für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage (1) - mit einer EUV-Lichtquelle (7), die einen Ausgabestrahl (13) linear polarisierten EUV-Beleuchtungslichts erzeugt, mit einer Beleuchtungsoptik (25, 31, 37, 37a), die den Ausgabestrahl (13) längs einer optischen Achse (20) fuhrt, wodurch ein Beleuchtungsfeld in einer Retikelebene (2) mit dem Ausgabestrahl (13) beleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine mindestens die EUV-Lichtquelle (7) umfassende Beleuchtungs-Untereinheit (7; 43) des Beleuchtungssystems (6) eine Polarisations-Einstelleinrichtung (15, 18; 44, 47) zur Vorgabe einer definierten Polarisation des EUV- Ausgabestrahls (13) der Beleuchtungs-Untereinheit (7; 43) durch Drehung und/oder Translation der Beleuchtungs-Untereinheit umfasst.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs-Untereinheit (7; 43) um einen dieser Beleuchtungs- Untereinheit (7; 43) nachgeordneten und bis zur nächsten umlenkenden
EUV-Bündelführungskomponente (24; 25) verlaufenden Abschnitt (19; 26) der optischen Achse (20) drehbar angeordnet ist.
3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die EUV-Lichtquelle (7) eine um den Ausgabestrahl drehbare Undula- tor-(8, 9) oder Wiggler-Anordnung aufweist.
4. Beleuchtungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der EUV-Lichtquelle (7) eine Streukomponente (24) zur Er- höhung der Divergenz des Ausgabestrahls (13) nachgeordnet ist, wobei die EUV-Lichtquelle (7) gemeinsam mit der Streukomponente (24) um einen der Streukomponente (24) nachgeordneten und bis zur nächsten umlenkenden EUV-Bündelführungskomponente (25) verlaufenden Ab- schnitt (26) der optischen Achse (20) drehbar als Beleuchtungs-
Untereinheit (43) angeordnet ist.
5. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine drehbare Anordnung der Beleuchtungs-Untereinheit (7; 43) derart, dass ein linear polarisierter Ausgabestrahl (13) mit verschieden orientierten Polarisationsebenen erzeugt wird, wobei benachbarte Orientierungen der Polarisationsebenen um Schwenkwinkel voneinander beabstandet sind, die nicht größer sind als 10°, vorzugsweise nicht größer als 5°.
6. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine stufenlos drehbare Anordnung der Beleuchtungs- Untereinheit (7; 23).
7. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit vorgebbarer Winkelgeschwindigkeit drehbare Beleuchtungs-Untereinheit (7; 43).
8. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich- net durch eine Lageregelungseinrichtung (21 ; 49) des Ausgabestrahls
(13), die derart angeordnet ist, dass die Ist-Strahlrichtung des Ausgabestrahls (13) von einer Soll-Strahlrichtung nach der Lageregelungseinrichtung (21 ; 49) um nicht mehr als 100 mrad, vorzugsweise um nicht mehr als 20 mrad abweicht.
9. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens eine Strahlführungskomponente (25; 31) nach der Beleuchtungs-Untereinheit (7; 43), die von einem Wechselhalter (27; 33) zum Austausch gegen eine Wechsel-
Strahlfiihrungskomponente (30; 34) gehalten ist, wobei die Bündelführungseigenschaften der Strahlführungskomponente (25; 31) einerseits und der Wechsel-Strahlführungskomponente (30; 34) andererseits jeweils für unterschiedlich orientierte Polarisationsebenen des Ausgabe- Strahls (13) ausgelegt sind.
10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wechselhalter (27; 33) gehaltene, austauschbare Strahlfiihrungskomponente (25; 31) Teil einer Einrichtung zur Vorgabe eines Beleuchtungssettings des Beleuchtungssystems darstellt.
11. Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten:
Bereitstellen eines Retikels (3) und eines Wafers (5), Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (3) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (5) mit Hilfe eines Projektionsobjek- tivs (18) einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11,
Erzeugung einer Mikrostruktur auf dem Wafer (5).
13. Mikrostrukturiertes Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 12.
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