WO2012038112A1 - Beleuchtungsoptik mit einem beweglichen filterelement - Google Patents

Beleuchtungsoptik mit einem beweglichen filterelement Download PDF

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WO2012038112A1
WO2012038112A1 PCT/EP2011/061631 EP2011061631W WO2012038112A1 WO 2012038112 A1 WO2012038112 A1 WO 2012038112A1 EP 2011061631 W EP2011061631 W EP 2011061631W WO 2012038112 A1 WO2012038112 A1 WO 2012038112A1
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radiation
wavelength
illumination optics
illumination
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PCT/EP2011/061631
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Michael Layh
Damian Fiolka
Joachim Hartjes
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70058—Mask illumination systems
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    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature

Definitions

  • Microlithography projection exposure apparatuses are used to produce
  • a structure-supporting mask the so-called reticle
  • a structure-supporting mask the so-called reticle
  • the light source unit provides radiation which is conducted into the illumination optics.
  • the illumination optics is used at the place of
  • the illumination optics various suitable optical elements are provided within the illumination optics.
  • the thus-exposed structure-bearing mask is imaged onto a photosensitive layer with the aid of the projection optics.
  • the minimum structure width that can be imaged with the aid of such projection optics is determined inter alia by the wavelength of the radiation used. The smaller the wavelength of the radiation, the smaller the structures can be imaged using the projection optics. For this reason it is advantageous to use radiation with a wavelength of 5nm - 15nm.
  • Microlithography-Prpjemiesbelichtungsaniagen are often operated as a so-called scanners. This means that the reticle is moved through a slit-shaped object field along a scanning direction during a specific exposure time, while the wafer in the image plane of the projection optics is correspondingly moved.
  • Speeds from wafer to reticle corresponds to the magnification of the projection optics between reticle and wafer, which is usually smaller than 1.
  • the relevant variable is the scan-integrated dose, that is to say the integral:
  • the y direction corresponds to the direction of movement and the x direction lies within the object plane and is. perpendicular to the seandirection. Furthermore, fix.y) is the
  • the scan-integrated dose can be represented by the following sum: where "(, -)) 3 is the illumination energy density that is due to the ith light pulse for
  • a bright source plasma as a light source.
  • a light source unit may be formed, for example, as a laser plasma source (LPP).
  • LPF laser plasma source
  • a narrow source plasma is created by adding a small droplet of material with a
  • Droplet generator is produced and placed in a predetermined location. There will irradiated the Matenal droplets with a high-energy laser, so that the material passes into a plasma state and emits radiation in the wavelength range 5 - 15 nm.
  • the laser for example, an infrared laser with the wavelength ⁇ used
  • the light source unit may also be formed as a discharge source, in which the source plasma is generated by means of a discharge.
  • radiation having a second, undesired wavelength occurs. This is, for example, radiation emitted by source piasma outside the range of 5 to 15 nm or, in particular, when using a laser plasma source for laser radiation emitted by the laser
  • the second wavelength is typically in the
  • the second wavelength corresponds in particular to the wavelength of the laser used to generate the source plasma.
  • this is e.g. the wavelength 10.6 ⁇
  • the radiation with the second wavelength can not be used to image the structure-bearing mask, since the wavelength is too large for imaging of the mask structures in the nanometer range. The radiation with the second wavelength therefore leads only to an undesirable
  • the radiation of the second wavelength leads to a heating of the optical elements of the 'illumination optical system and the projection Sopt ⁇ k.
  • a filter element according to the invention for the suppression of radiation having the second wavelength is provided.
  • filter elements typically also affect the radiation of the first wavelength.
  • many such filter elements comprise at least one obscurely acting component, so that at least one region of reduced intensity of radiation having the first wavelength results on operation of a first optical element of the illumination optical system arranged in the light direction downstream of the filter element during operation of the illumination optical system due to the obscurely acting component.
  • this also leads to intensity variations of the radiation having the first wavelength at the location of the object field due to the filter element used, that is to say to a varying uniformity curve. It is therefore the object of the present invention to develop a lighting optical system with such a Fikerelenient so that the effects of Intensiiuschsvariationen the first wavelength due to the Piiterelements are reduced.
  • the filter element can assume a plurality of positions which lead to different areas of reduced intensity, and that there is at least one position at each point on an optical area of the first optical element, so that the point does not lie in an area of reduced intensity.
  • the position of the filter element can be changed during the scan time to cause a temporal change in the luminous power density p ⁇ x, y, i)
  • Dose D (x) is a temporal integral, this can be an averaging, that is, a more uniform in the x-direction dose can be achieved.
  • the first optical element is a mirror with a plurality of first reflective facets which are imaged by at least one second optical element on the object field, since intensity variations on the first optical element in this case are transmitted particularly clearly to the object field become.
  • Such a filter element is required in particular when the first wavelength is in the range of 5-15 nm, since radiation of a second wavelength usually also occurs at the same time during the generation of such radiation.
  • This second wavelength is typically in the infrared range from 0.78 ⁇ to l O ⁇ Opm, in particular in the range of 3 to 50 ⁇ .
  • the filter element is embodied as a periodic lattice of conductive material, wherein the lattice period is selected such that radiation of the second wavelength is absorbed or diffracted out of the beam path, and the obscurant-acting component corresponds to the lattice.
  • periodic lattice of conductive material wherein the lattice period is selected such that radiation of the second wavelength is absorbed or diffracted out of the beam path, and the obscurant-acting component corresponds to the lattice.
  • the filter element comprises a film having a thickness of less than 500 nm, in particular less than 300 nm, the material and thickness of the film being such that the film absorbs at least 90% of the radiation of the second wavelength, and a proportion of at least 70%, preferably at least -80%, particularly preferably at least 95% of the radiation of the first wavelength transmitted.
  • the obscuring acting component may include holding bodies for enhancing the mechanical stability of the filter element.
  • the holding body designed as a heat conductor for cooling the filter element, since the filter element is heated by the absorption of the radiation at the second wavelength during operation and thus emits black body radiation, which is directed, inter alia, that they the optical elements are heated
  • the holding body can be designed as a hollow struts, which are filled with a liquid for heat transfer. As a result, a particularly good heat dissipation is achieved.
  • the filter element can be brought from the first position to the second position by being rotated about a central axis.
  • Such a position change can be realized particularly easily mechanically and can be maintained continuously during the operation of the Beieuehtungsopiik.
  • such an embodiment can be realized particularly easily if the filter element is connected to a shaft for rotating the filter element, the shaft extending along the central axis.
  • the sizing element comprises a drive unit for rotating the clothing around the central axis, the drive unit engaging a periphery of the filter element.
  • the drive unit is arranged at a position at which it does not shade off radiation of the light quencher unit.
  • the filter element can be developed such that on the circumference of the
  • Filtereiements paddle are arranged and the drive unit comprises a gas actuator which generates a directed to the paddle gas flow, so that by the gas pressure a
  • the filter element is not rigidly connected, so that it can swing freely and expand when heated. This has the further advantage that acting on the filter element constraining forces are avoided or reduced.
  • An illumination system with an illumination optics described above has the advantages that have already been explained with regard to the illumination optics.
  • the illumination system comprises an illumination optics, and a Liehtttleneinlieit, wherein the central axis about which the filter element is rotated, the filter element intersects at a piercing point, and wherein the piercing point lies within a convex hull of all areas on the filter element, the through the
  • Lichtquelientician be irradiated with radiation of the first and the second wavelength. This can achieve a particularly compact 'design of Filtereiements because the rotation axis is set in the light beam.
  • a microlithography projection exposure apparatus with a lighting system described above has the advantages already explained with respect to the lighting system.
  • the invention further relates to a method for operating such a microethography projection exposure apparatus, the method comprising at least the following step:
  • the invention further relates to a method for operating a before described
  • FIG. 1 a shows a projection exposure apparatus according to the invention with an illumination optical unit.
  • Figure 1 b shows a plan view of the first optical element of the Beleuehiungsoptik.
  • FIG. 1 c shows an overview of the second optical element of the illumination optics.
  • Figure 2 shows a erfmdungshiele projection helix installation with an alternative
  • FIG. 3 a shows the filter element according to the invention in a first embodiment.
  • Figure 3b shows the erfmdungshiele filter element in eier second embodiment.
  • FIG. 3c shows the filter element according to the invention in a third embodiment.
  • FIG. 4a shows a plan view of the first optical element, including the areas of reduced intensity, which result from the filter element according to the first embodiment according to FIG. 3a.
  • FIG. 4b shows a representation similar to FIG. 4a, wherein the areas of reduced intensity differ, since the filter element was moved to another position.
  • FIGS. 5a, 5b and 5c show a special mechanical embodiment of the invention
  • FIG. 5a shows a plan view of the filter element
  • Figure 5b shows a section through the filter element, wherein the central axis in the
  • Section plane is and Figure 5c shows a section through the filter element wherein the
  • FIG. 6 a shows a section through the filter element according to the invention in an alternative mechanical embodiment, with the central axis lying in the sectional plane and FIG. 6 b shows the corresponding section, the central axis being perpendicular to the sectional plane,
  • Figure 7a shows a plan view of the inventive filter element in an alternative mechanical embodiment and Figure 7b shows a section through the Filtereiement in thisissehmttebene, wherein the central axis is within the Sehmttebene.
  • FIG. 7c shows an embodiment with a drive which acts on the circumference.
  • FIG. 8 shows the filter element according to FIG. 5a within a beam path.
  • the reference numerals are chosen such that objects shown in FIG. 1 have been provided with single-digit or two-digit numbers.
  • the objects shown in the further figures have reference characters which are three or more digits, the last two digits indicating the object and the leading digit the number of the figure on which the object is dargesiellt.
  • the reference numerals of the same objects shown in several figures agree in the last two digits. If necessary, there is the
  • FIG. 1 a shows an embodiment of a projection illumination system 1 according to the invention with an illumination top 3 and a projecting optic 5.
  • the illumination optical system 3 comprises a first optical element 7 with a plurality of reili-active first facet elements 9 and a second optical element 1 1 with a plurality from the second re-active
  • the angle of incidence is understood to mean the angle between incident radiation and the normal to the re-aligning optical surface.
  • a deflection mirror 19 is arranged, which directs the radiation impinging on the object field 21 in the object plane 23.
  • the deflecting mirror 19 is driven by grazing incidence, ie the radiation strikes the mirror at an angle of incidence between 45 ° and 90 °.
  • a reflective protective structure-bearing mask is arranged is imaged into the image plane 25 with the aid of the projection optics 5.
  • the projection optics 5 comprises six mirrors 27, 29, 31, 33, 35 and 37. All six mirrors of the projection optics 5 each have a reflective optical surface which extends along a surface which is rotationally symmetrical about the optical axis 39.
  • FIG. 1 b shows a view of the first optical element 7, which comprises a plurality of first reflective facet elements 9.
  • Each of the first reflective fan elements 9 has a reflective surface for reflection of the incident radiation.
  • the totality of all reflective surfaces of the first reflective facet elements 9 is referred to as optical useful surface 41 of the first optical element 7.
  • the optical surface 41 is shown hatched.
  • FIG. 1c shows a corresponding plan view of the second optical element 11 with a plurality of second reflective facet elements 13.
  • the projection exposure apparatus further comprises a light source unit 43, which directs radiation onto the first optical element 7.
  • the light source unit 43 comprises a source palasma 45 and a collector mirror 47.
  • the light source unit 43 can be arranged in
  • LPP laser plasma source
  • a narrow source swelling piasm 45 is produced in which a small droplet of material with a droplet generator 49 is made and to a
  • the high-energy laser 51 irradiated, so that the material passes into a plasma state and mimics radiation in the wavelength range 5 - 15 nm.
  • the laser 51 may be arranged so that the laser beam falls through an aperture 53 in the collector mirror before hitting the material droplets.
  • laser 51 for example, an infrared laser with the wavelength ⁇ is used.
  • the light source unit 43 may be formed as a discharge source in which the source plasma 45 is generated by means of a discharge. In both cases, in addition to the desired radiation having a first wavelength in the range of 5 to 15 nm, which is emitted by the source plasma, radiation having a second, undesired wavelength occurs.
  • the second wavelength is typically in the infrared range of 0.78 ⁇ - ⁇ ⁇ especially in Range of 3 - 50pm,
  • the second wavelength corresponds in particular to the wavelength of the laser 51 used to generate the source plasma 45.
  • the wavelength ⁇ , ⁇ when using a C0 2 laser this is, for example, the wavelength ⁇ , ⁇ .
  • the radiation having the second wavelength can not be used to image the intrinsic mask at the location of the object field 21, since the wavelength is too large for imaging the mask structures in the nanometer range.
  • the radiation having the second wavelength therefore leads in particular to the wavelength range of 10 nm to 300 nm (DU V) to an undesirable background brightness in the image plane 25. Furthermore, the radiation of the second wavelength, especially in the infrared region leads to an egg-heating of the optical elements of the illumination optics and the projection optics.
  • a filter element 55 is provided according to the invention, for the suppression of radiation having the second wavelength, the filter element 55 is arranged in the beam path between the light source unit 43 and the first reflective optical element 7 of the illumination optical system 3. In this way, the radiation of the second wavelength is suppressed as early as possible.
  • the filter element 55 can also be arranged at other positions in the beam path.
  • the filter element may, for example, be embodied as a periodic lattice of conductive material, the lattice period being selected such that the radiation of the second wavelength is absorbed.
  • gratings are known, for example, from US Pat. No. 6,522,465, whose contents are fully included in this application.
  • the film may comprise a film having a thickness of less than 5%, the material and thickness of the film being such that the film absorbs at least 90% of the second wavelength radiation and 70% of the radiation the first wavelength transmitted.
  • the spectrally adjusted radiation illuminates the first reflective optical element 7.
  • the collector mirror 49 and the first reflective facet elements 9 have such an optical effect that images of the source plasma 45 result at the locations of the second reflective facet elements 13 of the second optical element 11 ,
  • the focal length of the collector mirror 49 and the first facet elements 9 are selected according to the spatial distances. This happens, for example, in that the reflective optical surfaces of the first reflective facet elements 9 are provided with suitable curvatures.
  • the first reflective facet elements 9 have a reflective optical surface with a normal vector whose direction determines the orientation of the reflective optical surface in space, the
  • Normalvectors of the reflective surfaces of the first Facetteneiemente 9 are oriented so that of.
  • a radiation reflected on a first facet element 9 strikes an associated second reflective facet element 13.
  • the second reflective facet element 1 1 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 3, which is imaged by means of the mirrors 15, 17 and 19 on the exit pupil plane.
  • the exit pupil plane of the illumination optics 3 corresponds exactly to the entrance pupil plane 57 of the projection optics 5.
  • the second optical element 11 is in a plane which is optically conjugate to the entry pupil plane 57 of the projection optics 5.
  • the intensity distribution of the radiation on the second optical element 1 1 is in a simple relationship to the angle-dependent intensity distribution of the radiation in the region of the object field 21
  • Entrance pupil plane of the projection optics 5 defined as the plane perpendicular to the optical axis 39, in which the Hauptsirahl 59 to the center of the object field 21, the optical axis 39 intersects.
  • the task of the second facet elements 13 and the subsequent optics, which comprises the mirrors 15, 17 and 19, is to superimpose the first facet elements 9 onto the object field 21.
  • superimposing imaging means that images of the first reflective facet elements 9 arise in the object plane and overlap there at least partially.
  • the second reflective facet elements 13 have a reflective optical surface with a normal vector whose direction determines the orientation of the reflective optical surface in space.
  • the direction of the normal vector is selected such that the first facet element 9 assigned to it is imaged onto the object field 21 in the object plane 23.
  • the shape of the illuminated object field 21 corresponds to the outer shape of the first facet elements 9.
  • the outer shape of the first facet elements 9 is therefore usually chosen to be arcuate such that the long boundary lines of the illuminated object field 21 in FIG Essentially circular arc around the optical axis 39 of the projection optics 5 run.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the illumination optics according to the invention in a microlimography projection exposure apparatus.
  • the projection exposure apparatus 201 comprises the illumination optics 203 and the projection optics 205.
  • the projection optics 205 according to FIG. 2 have a negative focal distance of the entrance pupil. This means that the entrance pupil plane 257 of the Projection optics 205 in the light path in front of the object field 221 is arranged. If you extend the Hauptirahl 259 on, without the reflection on the structure-bearing mask at the place of
  • the Hauptirahl intersects the optical axis 239 in the plane 257a. If one considers the reflection at the structure-carrying mask at the location of the object field 221 and at the deflection mirror 219, the plane 257a coincides with the
  • Entrance pupil level 257 together.
  • the principal rays are different
  • the source plasma 245 is first imaged with the aid of the collector mirror 249 onto an intermediate focus 254.
  • This intermediate focus 254 is then imaged onto the second reflective feature elements 213 of the second optical element 21 1 with the aid of the first reflective facet elements 209 of the first facetted optical element 207.
  • the filter element 255 is arranged in the light path between the intermediate focus 254 and the first reflective optical element 207 of the illumination optics 203.
  • the filter element 255 can also be arranged in the light path between the light source unit 243 and the intermediate focus 254. The corresponding positioning is shown by dashed lines in FIG.
  • a first Ausbowungsfonn the erfmdungswasherj filter element 355 is shown.
  • the filter element 355 is a periodic grating 360 with a
  • the Grating period g executed.
  • the grating period g denotes the distance between two adjacent G Itter strive 361.
  • the grating period g is chosen such that radiation of the second
  • Wavelength is absorbed.
  • the grid is designed in this case as a cantilever grid of a lei capable material.
  • only the radiation of the second wavelength is absorbed, whose polarization direction is parallel to the lattice struts. If the radiation of the second wavelength is polarized, such a grid is therefore sufficient. Otherwise find crossed grids or more
  • one-dimensional grating application to suppress the radiation of the second wavelength.
  • the radiation of the first wavelength is typically significantly smaller than the radiation of the second
  • Wavelength the first wavelength in the range of 5 - 15 nm and the second wavelength in the infrared prepared by ü, '78pm - l O ⁇ pm
  • the effects of the grating 360 to the radiation of the first wavelength can be calculated with the aid of geometrical optics. This is because the first wavelength is significantly smaller than the grating period tuned to the second wavelength. Accordingly, the grating 360 also acts as an obscuring component for the first wavelength beam.
  • regions of reduced intensity (shadow) of radiation of the first wavelength occur on the in-plane
  • FIG. 3b shows a further developed embodiment of the grid 360.
  • the grating has additional holding bodies 363.
  • This holding body 363 serve to reinforce the mechanical stability of the filter element 355.
  • the lattice struts are therefore not self-supporting but connected to the holding bodies 363 in this case.
  • Illumination optics lead the HaHeisson 363 also to areas of reduced intensity of radiation having the first wavelength on a lying in the direction of delivery after the filter element first optical element, the holding body 363 therefore also form an obscuring acting component.
  • FIG. 3c shows a further embodiment of the filing element according to the invention.
  • the spectral filtering effect is achieved by a film 365 which absorbs a proportion of 90% of the radiation of the second wavelength and transmits a proportion of at least 70% of the radiation of the first wavelength.
  • a zirconia film having a thickness of 200 ⁇ m can be used as the film.
  • the Haite endeavor are not transparent to the radiation of the first wavelength, these Fialte stresses 363 lead to areas of reduced intensity of Radiation having the first wavelength on a first optical element arranged in the light direction after the filter element.
  • FIG. 4 a is an overview of the first optical element 407 with first reflective elements
  • Facet elements 409 shown. Furthermore, several regions of reduced intensity for radiation of the first wavelength are shown. The region 467 results from obscuring components within the light source input. These are, for example, the droplet generator 49 shown in FIG. 1a.
  • the first reflective ones are, for example, the droplet generator 49 shown in FIG. 1a.
  • Embodiment of Figure 3b The lattice struts 361 shown in FIG. 3b lead to the areas of reduced intensity 469 and the holding bodies 363 shown in FIG. 3b lead to the areas of reduced intensity 471.
  • the areas 469 have a lattice structure with an imaged lattice constant g '. Depending on the exact position, this imaged grating constant g 'results from the grating constant g with the aid of the corresponding magnification. Due to the small distances between these areas, it is not possible to arrange the first reflective facet elements in such a way that the optical effective area of the first optical element 407 lies outside of the areas 469 and 471. Because of the filing element, this results on every first reflective facet topics 409 variations in the intensity of radiation at the first wavelength. Because the first reflective facet topics 409 variations in the intensity of radiation at the first wavelength. Because the first reflective facet topics 409 variations in the intensity of radiation at the first wavelength. Because the first reflective facet topics 409 variations
  • Facet elements 409 are imaged into the object field with the aid of the following optics, as explained in connection with FIG. 1a, also result in the object field
  • FIG. 4h shows a plan view of the first optical element 407 with the areas of reduced intensity 467, 469 and 471, after which the filling element is moved from a first position to a second position Position was spent by being rotated by an angle ⁇ about a central axis.
  • the central axis is perpendicular to the surface of the filter element. Due to the rotation about the central axis by the angle ⁇ and the regions of reduced intensity 469 and 471 are rotated relative to the illustration in Figure 4a by the angle ⁇ . Therefore, at least one point exists on each optical area of the first optical element 409
  • Rotation angle q> i. a position of the filter element so that this point is not in a region of reduced intensity.
  • a rotational movement in one direction may be performed at an angle, followed by a rotational movement in the opposite direction of rotation.
  • the active cooling by means of a cooling liquid can be realized mechanically easier.
  • a typical exposure time in a lithographic process is approximately t Oms.
  • a good enhancement of the intensity variations on the first optical element results when the structure of the regions 469 are shifted by an offset V which is ten times the imaged grating constant g ' the offset V increases proportionally with your distance from the center of rotation:
  • ⁇ denotes the angular velocity of the rotation and r the distance from the center of rotation.
  • a typical imaged lattice constant is about g ' ⁇ 15,9 ⁇ m. This results from a lattice constant of g - '' ' ⁇ multiplied by a distance of 3. ⁇ - ⁇ . ⁇ - t - ⁇ .
  • FIG. 5a shows a plan view of the filling element 555 in FIG.
  • the central axis intersects the filing element in this case at the piercing point 573.
  • the central axis is arranged perpendicular to the filter element in this embodiment and extends essentially in the direction of a mean direction of light ara
  • the filter element comprises various holding bodies 563 extending radially to the central axis.
  • the HakeSh are also designed as a heat conductor for cooling the filter element, for this purpose, the holding body, for example, made of suitable material with a high heat conduction or as
  • the filing element comprises an outer ring 575 which also serves for the mechanical stabilization of the filter element and for radiating the absorbed heat.
  • the filter element 555 is connected to a central holding device 577.
  • FIG. 5b shows a section through the same filling element 555. The cutting plane was placed so that it contains the central axis 579.
  • the filing element is connected at the location of the puncture point 573 with a shaft 581 for rotating the filter element.
  • the shaft is also connected to a drive unit 580. In this case, the shaft 581 extends along the central axis 579.
  • the shaft 581 is designed as a hollow body through which a cooling liquid can be passed to cool the filter element.
  • the section shown in Figure 5c perpendicular to the central axis through the shaft, shows that the shaft comprises two chambers 583, so that through the one chamber, a cooling liquid can be passed to the filter element and the cooling liquid can be directed away from the filing through the other chamber.
  • the two chambers in the region of the puncture point 573 (shown in Figure 5b) are interconnected.
  • the cutting plane was thereby placed so that it contains the central axis 679, in contrast to the embodiment of Figure 5b includes the Wehe 681 here an inner hollow cylinder 685 and an outer hollow cylinder 687.
  • FIG. 6h shows a section which is perpendicular to the central axis through the shaft.
  • FIG. 7a and 7b show different views of a further embodiment of the filter element according to the invention
  • FIG. 7a shows a plan view of the filter element 755 in the light direction.
  • Paddelet] 789 arranged on the circumference of the filter element 755, that is to say on the outer ring 775.
  • the drive element for rotating the filter element thus acts on a circumference of the filter element.
  • FIG. 7b shows a section through the filter element 755 according to FIG. 7a. The cutting plane was placed so that it contains the central axis 779.
  • FIG. Tb Also shown in Figure Tb are the circumferentially disposed paddles 791. Also shown is a gas actuator 791 which generates a gas flow directed at the paddles. In this way, a torque is transmitted to the filter element, so that the filter element rotates about the central axis 779.
  • the paddles and the actuator are arranged in a hermetically sealed chamber 793.
  • the filter element 755, as well as the entire illumination optics, is located within a vacuum, since the radiation in the range 5-15 nm is otherwise absorbed by residual gases. To maintain the vacuum at the same time and to ensure the functioning of the gas actuator, the hermetic
  • FIG. 7c shows, in a representation similar to FIG. 7b, a further embodiment in which the drive unit engages around the periphery for rotation of the filter element.
  • the drive unit engages around the periphery for rotation of the filter element.
  • permanent magnets 790 are arranged on the outer ring 775 in this embodiment. Adjacent to the outer ring is at least one electromagnet 792.
  • the electric motor 792 is operated with alternating polarity, so that a driving force is transmitted to the filter element via the permanent magnets 790.
  • the filter element is not rigidly connected so that it can swing freely and expand at Fx stiinnung. This has the further advantage that acting on the filter element constraining forces are avoided or reduced.
  • FIG. 8 shows the filter element according to FIG. 5a within a jet outlet. On the
  • Filter element 855 two illuminated areas 895 and 896 are shown. Such a division into non-contiguous regions 895 and 896 results when the
  • Light source unit may have additional obscuring acting components, which may be, for example, to the droplet generator shown in Figure l a 49 but also to other mechanical components that block the radiation act.
  • the holding device 877 is arranged so that it is not illuminated. Thus, no additional radiation is shadowed by the holding device 877.
  • Figure 8 also shows that the puncture point 873, where the central axis intersects the filter element, lies within the convex hull 899 of all areas 895 and 896 illuminated by the light source brightness. The puncture point 873 is thus not adjacent but between the illuminated areas 895 and 896. This results in a particularly compact design is achieved when the filament is rotated about the central axis.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik, zur Ausleuchtung eines Objektfeldes mit Strahlung einer ersten Wellenlänge. Dabei umfasst die Beleuchtungsoptik ein Filterelement zur Unterdrückung von Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge. Das Filterelement mindestens eine obskurierend wirkende Komponente, so dass sich während des Betriebs der Beleuchtungsoptik aufgrund der obskurierend wirkenden Komponente mindestens einen Bereich (469, 471) reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element (407) der Beleuchtungsoptik ergeben. Hierbei kann das Filterelement eine Mehrzahl von Positionen einnehmen, die zu unterschiedlichen Bereichen (469, 471) reduzierter Intensität fuhren, wobei es zu jedem Punkt auf einer optischen Nutzfläche (441) des ersten optischen Elements (407) mindestens eine Position gibt, so dass der Punkt nicht in einem Bereich (469, 471) reduzierter Intensität liegt.

Description

I
Beleuchiungsoptik mit einem bewegliehen Filterelement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik zur Ausleuchtung eines Objektfeldes mit Strahlung einer ersten Wellenlänge umfassend ein Filterelement zur Unterdrückung von Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge und ein Verfahren zum Betrieb einer
MikiOlithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine derartige Beleuchtungsoptik.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtuiigsanlagen dienen zur Herstellung von
mikrostrukturierten Bauelementen mittels eines photolithographischen Verfahrens, Dabei wird eine struktuitragende Maske, das sogenannte Retikel, mit Hilfe einer Lichtquelleneinheit und einer Beleuchiungsoptik beleuchtet und mit Hilfe einer Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Dabei stellt die Lichtquelleneinheit eine Strahlung zur Verfügung, die in die Beleuchtungsoptik geleitet wird. Die Beleuchtungsoptik dient dazu, am Ort der
strukturtragenden Maske eine gleichmäßige Ausleuchtung mit einer vorbestimmten
winkelabhängigen Intensitätsverteilung zur Verfügung zu stellen. Hierzu sind innerhalb der Beleuchtungsoptik verschiedene geeignete optische Elemente vorgesehen. Die so ausgeleuchtete strukturtragende Maske wird mit Hilfe der Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Dabei wird die minimale Strukturbreite, die mit Hilfe einer solchen Projektionsoptik abgebildet werden kann, unter anderem durch die Wellenlänge der verwendeten Strahlung bestimmt. Je kleiner die Wellenlänge der Strahlung ist, desto kleinere Strukturen können mit Hilfe der Projektionsoptik abgebildet werden. Aus diesem Gmnd ist es vorteilhaft Strahlung mit der Wellenlänge 5nm - 15nm zu verwenden.
Mikrolithographie-Prpjektionsbelichtungsaniagen werden häufig als sogenannte Scanner betrieben. Das bedeutet, dass das Retikel durch ein schlitzförmiges Objektfeld entlang einer Scanrichtung während einer bestimmten Belichtungsdauer bewegt wird, während der Wafer in der Bildebene der Projektionsoptik entsprechend bewegt wird. Das Verhältnis der
Geschwindigkeiten von Wafer zu Retikel entspricht der Vergrößerung der Projektionsoptik zwischen Retikel und Wafer, die üblicherweise kleiner 1 ist.
Da die chemische Veränderung der photosensiiiven Schicht erst ausreichend stattfindet, nachdem eine bestimmte Strahlungsdosis verabreicht wurde, ist es notwendig sicherzustellen, dass alle Bereiche des Retikels. die beleuchtet werden sollen, die gleiche Strahlungsenergie erhalten. Ungleichmäßigkeiten bei der Verteilung der Strahlungsenergie in der Objektebene können zu Variationen der Strukturbreite führen, da die Position der Kanten von zu belichtenden Strukturen davon abhängt, ob die nötige Strahlungsenergie zur Belichtung erreicht wurde oder nicht.
Da entlang der Scanrichtung aufgrund des Scanprozesses eine Integration der Strahlungsenergie erfolgt, handelt es sich bei der relevanten Größe um die scanintegrierte Dosis, das heißt um das Integral:
Figure imgf000004_0001
Dabei entspricht die y-Richtung der Seanrichtung und die x-Richtung liegt innerhalb der Objektebene und ist. senkrecht zur Seanrichtung. Ferner ist fix.y ) die
Beleuchtungsleistungsilächendichte an einem Zeitpunkt t in der Objektebene. p{x.y,t) hat die
Einheit■ " ',' , so dass die scanintegriexte Dosis D(x) die Einheit ' ^^ besitzt. y(j) ist die mrrt · s mm1
Kurve entlang derer ein Punkt des Retikels aufgrund des Scanprozesses während des Zeitraums von 0s bis T durch das beleuchtete Objektfeld bewegt wird. Bei einem Scanprozess mit der konstanten Scangeschwindigkeit vKa„ gilt speziell: y(t) - νκαιι ■ t
Typischerweise, werden Lichtquelleneinheiten in der Lithographie gepulst betrieben, so dass die Beleuchtungsleistungsflächendichte p(x,y,t) nur an wenigen Zeitpunkte r, ,.,., ? ,v innerhalb des Zeitraums T von Null verschieden ist. Die scanintegrierte Dosis kann in diesem Fall durch die folgende Summe dargestellt werden:
Figure imgf000004_0002
wobei "( ,-)) 3ie Beleuchtungsenergiedichte ist, die durch den i-ten Lichtpuls zum
Zeitpunkt f , am Ort (x. yi ) einwirkt.
Um jedoch Strahlung der Wellenlänge 5nm- 15nm zu verwenden, ist es erforderlich ein leuchtendes Quellplasma als Lichtquelle einzusetzen. Eine derartige Lichtquelleneinheit kann zum Beispiel als eine Laserplasmaquelie (LPP) ausgebildet sein. Bei diesem Quelltyp wird ein eng begrenztes Quellplasma erzeugt, indem ein kleines Materialtröpfchen mit einem
Tröpfchengenerator hergestellt wird und an einen vorbestimmten Ort verbracht wird. Dort, wird das Matenaltröpfchen mit einem hochenergetischen Laser bestrahlt, so class das Material in einen Plasmazustand übergeht und Strahlung im Welleniängenbereieh 5 - 15nm emittiert. Als Laser kommt z.B. ein Infrarotlaser mit der Wellenlänge ΙΟμιη zum Einsatz, Alternativ kann die Lichtquelleneinheit auch als eine Entladungsquelle ausgebildet sein, bei der das Quellplasma mit Hilfe einer Entladung erzeugt wird. In beiden Fällen tritt neben der gewünschten Strahlung mit einer ersten Wellenlänge im Bereich von 5 - 15nm, die vom Quellplasma emittiert wird auch Strahlung mit einer zweiten, unerwünschten Wellenlänge auf. Hierbei handelt es sieh z.B. um von Quellpiasma emittierte Strahlung außerhalb des gewü sehten Bereiches von 5 - 15nm oder insbesondere bei der Verwendung einer Laserplasmaquelle um Laserstrahlung, die vom
Quellplasma reflektiert, wurde. Damit liegt die zweite Wellenlänge typischerweise im
Infrarotbereich von 0,?8pm - Ι ΟΟΟμη* insbesondere im Bereich von 3 - 50μτη. Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mit einer Laserplasmaquelle entspricht die zweite Wellenlänge insbesondere der Wellenlänge des zur Erzeugung des Quellplasmas verwendeten Lasers. Beim Einsatz eines CO> Lasers ist dies z.B. die Wellenlänge 10,6μη , Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge kann nicht zur Abbildung der strukturtragenden Maske verwendet werden, da die Wellenlänge zu groß ist zur Abbildung der Maskenstrukturen im Nanoraeter-Bereich. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge führt daher nur zu einer unerwünschten
Untergrundhelligkeit in der Bildebene. Weiterhin führt die Strahlung der zweiten Wellenlänge zu einer Erwärmung der optischen Elemente der 'Beleuchtungsoptik und der Projektion soptik. Aus diesen beiden Gründen ist erfindungsgemäß ein Filterelement zur Unterdrückung von Strahlung mit der zweiten Wellenlänge vorgesehen.
Derartige Filterelemente wirken sich jedoch typischerweise auch auf die Strahlung der ersten Wellenlänge aus. So umfassen viele derartige Filterelemente mindestens eine obskurierend wirkende Komponente, so dass sich während des Betriebs der Beleuchtungsoptik aufgrund der obskurierend wirkenden Komponente mindestens einen Bereich reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element der Beleuchtungsoptik ergibt. Dies fuhrt jedoch auch zu Intensitätsvariationen der Strahlung mit der ersten Wellenlänge am Ort des Objektfeldes auf Grund des verwendeten Filterelementes, das heißt zu einer variierenden Uniformitykurve. Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Fikerelenient so weiterzubilden, dass die Auswirkungen der Intensiiätsvariationen der ersten Wellenlänge aufgrund des Piiterelements reduziert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Filterelement eine Mehrzahl von Positionen einnehmen kann, die zu unterschiedliehen Bereichen reduzierter Intensität führen, und dass es zu jedem Punkt auf einer optischen Nutzfläche des ersten optischen Elements mindestens eine Position gibt, so dass der Punkt nicht in einem Bereich reduzierter Intensität Hegt. Somit kann die Position des Filterelementes während der Scandauer verändert werden, um eine zeitliche Änderung der Beleuehtungsleistungsflächendichte p{x,y,i) zu bewirken, Da die
Dosis D(x) ein zeitliches Integral ist, kann hierdurch eine Mittelung, das heißt eine in x- Richtung gleichförmigere Dosis, erreicht werden.
Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das erste optische Element ein Spiegel mit einer Mehrzahl von ersten reflektiven Facetteneieinenten ist, die von mindestens einem zweiten optischen Element auf das Objektfeld abgebildet werden, da Intensitätsvariationen auf dem ersten optischen Element in diesem Fall besonders deutlich auf Objektfeld übertragen werden.
Weiterhin ist ein derartiges Filterelemeni insbesondere dann erforderlieh, wenn die erste Wellenlänge im Bereich von 5-15nm liegt, da bei der Erzeugung derartiger Strahlung gleichzeitig üblicherweise auch Strahlung einer zweiten Wellenlänge entsteht. Diese zweite Wellenlänge liegt typischerweise im Infrarotbereich von 0.78μηι bis l OÖOpm, insbesondere im Bereich von 3 bis 50μηι.
In einer Ausführungsfonn ist das Filterelement als ein periodisches Gitter aus leitfähigem Material ausgeführt, wobei die Gitterperiode derart gewählt ist, dass Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird oder aus dem Strahlengang gebeugt wird, und die obskurierend wirkende Komponente dem Gitter entspricht. Derartige Gitter sind bekannt aus der
US6522465.B2 und weisen eine Gitterperiode auf die typischerweise kleiner als die zweite Wellenlänge ist (Sub-Lambda-Gitter), In einer alternativen Ausfuhrungsfonn umfasst das Filterelement eine Folie mit einer Dicke kleiner als 500 nm, insbesondere kleiner als 300 nm, wobei Material und Dicke der Folie derart ausgeführt sind, dass die Folie einen Anteil von mindestens 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert, und einen Anteil von mindestens 70%, bevorzugt mindestens -80%, besonders bevorzugt mindestens 95% der Strahlung der ersten Weilenlänge transmittiert. Dies hat den Vorteil, dass das Filterelement eine geringere Anzahl von obskurierend wirkenden Komponenten umfasst als in der A.usfuhrungsforrn mit dem periodischen Gitter, da auf Gitterstreben verziehtet werden kann.
Ergänzend kann die obskurierend wirkende Komponente Haltekörper zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements umfassen.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Haltekörper als Wärmeleiter zur Kühlung des Filterelementes ausgeführt, sind, da das Filterelement sich durch die Absorption der Strahlung mit der zweiten Wellenlänge während des Betriebs erwärmt und somit Schwarzkörperstrahlung abgibt, die unter anderem derart gerichtet ist, dass sie die optischen Elemente erwärm
Speziell können die Haltekörper als Hohlstreben ausgeführt sein, die mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport gefüllt sind. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeableitung erreicht.
In einer speziellen Weiterbildung kann das Filterelement von der ersten Position in die zweite Position gebracht werden, indem es um eine zentrale Achse gedreht wird. Ein derartiger Positionswechsel lässt sich besonders einfach mechanisch realisieren und kann während des Betriebs der Beieuehtungsopiik kontinuierlich beibehalten werden.
Mechanisch lässt sich eine derartige Ausfuhrungsfonn besonders einfach realisieren, wenn das Filterelement mit einer Welle zur Drehung des Filterelements verbunden ist, wobei sieh die Welle entlang der zentralen Achse erstreckt.
In bestimmten Ausführungsfonnen umfasst das Filierelement eine Antriebseinheit zur Drehung des Fiitereiements um die zentrale Achse, wobei die Antriebseinheit an einen Umfang des Filterelements angreift. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Antriebseinheit an einer Position angeordnet ist, an der sie keine Strahlung der Lichtqueileneinheit abschattet. insbesondere karm das Filterelement derart weitergebildet sein, dass am Umfang des
Filtereiements Paddel angeordnet sind und die Antriebseinheit einen Gasaktuator umfasst, der einen auf die Paddel gerichteten Gasstrom erzeugt,, so dass durch den Gasdruck eine
mechanische Antriebskraft erzeugt wird. Hierdurch können Schwingungsübertragungen von einem mechanischen Antrieb auf das Filterelement vermieden werden. Weiterhin ist das Filterelement nicht starr angebunden, so dass es frei schwingen und bei Erwärmung expandieren kann. Dies hat den weiteren Vorteil, dass auf das Filterelement wirkende Zwangskräfte vermieden bzw. reduziert werden.
Ein Beleuchtungssystem mit einer vorstehend beschriebenen Beleuchtungsoptik hat die Vorteile, die bereits in Bezug auf die Beleuchtungsoptik erläutert, wurden.
In einer speziellen Weiterbildung umfasst das Beleuchtungssystem eine Beleuchtungsoptik, und eine Liehtquelleneinlieit, wobei die zentrale Achse, um die das Filterelement rotiert wird, das Filterelement an einem Durch stoßpunkt schneidet, und wobei der Durchstoßpunkt innerhalb einer konvexen Hülle aller Bereiche auf dem Filterelement liegt, die durch die
Lichtquelieneinheit mit Strahlung der ersten und der zweiten Wellenlänge aasgeleuchtet werden. Hierdurch kann eine besonders kompakte 'Bauweise des Filtereiements erreicht werden, weil die Rotationsachse inmitten des Lichtbündels liegt.
Eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem vorstehend beschriebenen Beleuehtungssystern hat die Vorteile, die bereits in Bezug auf das Beleuchtungssystem erläutert wurden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer derartige Mikroüthographie- ProjektionsbelichtungsanSage wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritt umfasst:
- Bewegen des Filterelements von der ersten in die zweite Position innerhalb einer ersten Zeitdauer, die geringer ist als eine zweite Zeitdauer, in der ein Punkt auf der
strukturtragende Maske durch das Objektfeld bewegt wird
Da die Dosis D(x) ein zeitliches integral ist über die Beleuchtungsleistungsfläehendichte p(x,y ) ist kann hierdurch eine zeitliche Mittelung erreicht werden. Diese zusätzliche zeitliche Mittelung führt zu geringeren Variationen von D(x) als Funktion von x. Daher ergeben sich bessere Resultate des lithographischen Prozesses.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer vor beschriebenen
MilsTolithographie-Projektionsbelichtungsanlage wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritt umfass
- Rotieren des Filterelements um die zentrale Achse mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 Umdrehungen, insbesondere mehr als 10 Umdrehungen, pro Sekunde
Bei einer Drehung des Filtereiements mit einer derartigen Drehgeschwindigkeit ist sichergestellt, dass sich das Fiiterelement gleichmäßig erwärmt und dass eine ausreichende zeitliche Mittelung der scanintegrierten Beleuchtungsleistungsflächendichte D(x) vorliegt.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.
Figur la zeigt eine erfmdungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungsoptik.
Figur 1 b zeigt eine Aufsicht auf das erste optische Element der Beleuehiungsoptik.
Figur 1 c zeigt eine Aufsieht auf das zweite optische Element der Beleuchtungsoptik.
Figur 2 zeigt eine erfmdungsgemäße Projektionsheliebtungsanlage mit einer alternativen
Beleuchtungsoptik.
Figur 3a zeigt das erfindungsgemäße Filterelement in einer ersten Ausfu rungsform.
Figur 3b zeigt das erfmdungsgemäße Filterelement in eier zweiten Ausfuhrungsform.
Figur 3c zeigt das erfmdungsgemäße Filterelement in einer dritten Ausfuhrungsform.
Figur 4a zeigt eine Aufsicht auf das erste optische Element inclusive der Bereiche reduzierter Intensität, die sich auf Grund des Filterelements gemäß der ersten Ausiulirungsform nach Figur 3 a ergeben.
Figur 4b zeigt eine zur Figur 4a ähnliche Darstellung, wobei sich die Bereiche reduzierter Intensität unterscheiden, da dass Filterelement in eine andere Position verbracht wurde.
Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen eine spezielle mechanische Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Filterelements. Figur 5a zeigt dabei eine Aufsicht auf das Filterelement, Figur 5b zeigt einen Schnitt durch das Filterelement, wobei die zentrale Achse in der
Schnittebene liegt und Figur 5c zeigt einen Schnitt durch das Filterelement wobei die
Schnittebene senkrecht zu der zentralen Achse liegt. Figur 6a zeigt einen Schnitt durch das erfind imgsgemäße Filtereiement in einer alternativen mechanischen Ausführungsforai, wobei die zentrale Achse in der Schnittebene liegt und Figur 6b zeigt den zugehörige Schnitt, wobei die zentrale Achse senkrecht zur Schnittebene steht,
Figur 7a zeigt eine Aufsicht auf das erfmdungsgemäße Filterelement in einer alternativen mechanischen Ausführungsform und Figur 7b zeigt einen Schnitt durch das Filtereiement bei dieser Ausführungsfonn, wobei die zentrale Achse innerhalb der Sehmttebene liegt.
Figur 7c zeigt eine AusfÜhrungsform mit einer Antriebse heii, die am Umfang angreift.
Figur 8 zeigt das Filtereiement nach Figur 5a innerhalb eines Strahlengangs.
Die Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte, die in Figur 1 dargestellt sind, mit einstelligen oder zweistelligen Zahlen versehen wurden. Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen, die Drei- oder Mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern das Objekt angeben und die vorangestellte Ziffer die Nummer der Figur, auf der das Objekt dargesiellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern von gleichen Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind in den letzten beiden Ziffern überein. Gegebenenfalls findet sich die
Beschreibung dieser Objekte im Text zu einer vorhergehenden Figur.
Figur la zeigt eine Ausgestaltung einer erfind ungsgernäßen Projektionsbeliehtungsaniage 1 mit einer Beleuchtungsop ik 3 und einer Projekt] onsoptik 5. Die Beleuchtungsoptik 3 umfasst dabei ein erstes optisches Element 7 mit einer Mehrzahl von reilektiven ersten Facetteneiementen 9 und ein zweites optisches Element 1 1 mit einer Mehrzahl von zweiten reilektiven
Facettenelementen 1 3, Im Licht veg nach dem zweiten optischen Element 1 1 sind ein erster Teleskopspiegel 15 und ein zweiter Teleskopspiegel 17 angeordnet, die beide unter senkrechtem Einfall betrieben werden, d.h. die Strahlung trifft unter einem Einfallswinkel zwischen 0° und 45° auf beide Spiegel. Unter dem Einfallswinkel wird dabei der Winkel zwischen einfallender Strahlung und der normalen zur reilektiven optischen Fläche verstanden. Nachfolgend im Strahlengang ist ein Umlenkspiegel 19 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf das Objektfeld 21 in der Objektebene 23 lenkt. Der Umlenkspiegel 19 wird unter streifendem Einfall beirieben, d.h. die Strahlung trifft unter einem Einfallswinkel zwischen 45° und 90° auf den Spiegel. Am Ort des Objektfeldes 21 ist eine reflektive strakturtragende Maske angeordnet, die mit Hilfe der Projektionsoptik 5 in die Bildebene 25 abgebildet wird. Die Projektionsoptik 5 umfasst sechs Spiegel 27, 29, 31 , 33, 35 und 37. Alle sechs Spiegel der Projektionsoptik 5 weisen jeweils eine reflektive optische Fläche auf, die entlang einer um die optische Achse 39 rotationssymmetrischen Fläche verläuft.
Figur 1b zeigt eine Aufsieht auf das erste optische Element 7, dass eine Mehrzahl von ersten reflektiven Facettenelementen 9 umfasst. Jedes der ersten reflektiven Faeettenelernente 9 weist eine reflektive Fläche auf zur Reflexion der auftreffenden Strahlung. Die Gesamtheit aller reflektiven Flächen der ersten reflektiven Facettenelemente 9 wird als optische Nutzfläche 41 des ersten optischen Elements 7 bezeichnet. In der Figur 1b ist die optische Nutzfläche 41 schraffiert dargestellt.
Figur 1c zeigt eine entsprechende Aufsicht auf das zweite optische Element 11 mit einer Mehrzahl von zweiten reflektiven Facettenelementen 13.
Die Projektionsbelichtungsanlage nach Figur 1 a umfasst ferner eine Lichtquelleneinheit 43, die Strahlung auf das erste optische Element 7 lenkt. Die Lichtquelleneinheit 43 umfasst dabei ein Quellpalasma 45 und einen Kollektorspiegel 47. Die Lichtquelleneinheit 43 kann in
verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet sein. Dargestellt ist eine Laserplasmaquelle (LPP). Bei diesem Quell typ wird ein eng begrenztes Quellpiasma 45 erzeugt in dem ein kleines Materialtröpfchen mit einem Tröpfchengenerator 49 hergestellt wird und an einen
vorbestimmten Ort verbracht wird. Dort wird das Materialtröpfchen mit einem
hochenergetischen Laser 51 bestrahlt, so dass das Material in einen Plasmazustand übergeht und Strahlung im Wellenlängenbereich 5 - 15nm imitiert. Der Laser 51 kann dabei so angeordnet sein, dass die Laserstrahl ung durch eine Öffnung 53 in dem Kollektorspiegel fällt, bevor auf das Materialtröpfchen trifft. Als Laser 51 kommt z.B. ein Infrarotlaser mit der Wellenlänge ΙΟμηι zum Einsatz. Alternativ kann die Lichtquelleneinheit 43 auch als eine Entladungsquelle ausgebildet sein, bei der das Quellplasma 45 mit Hilfe einer Entladung erzeugt wird. In beiden Fällen tritt neben der gewünschten Strahlung mit einer ersten Wellenlänge im Bereich von 5— 15nm, die vom Quellplasma emittiert wird auch Strahlung mit einer zweiten, unerwünschten Wellenlänge auf. Hierbei handelt es sich z.B. um von Quellpiasma imitierte Strahlung außerhalb des gewünschten Bereiches von 5 - 15nm oder insbesondere bei der Verwendung einer Laserplasmaquelle um Laserstrahlung, die vom Quellpiasma reflektiert wurde. Damit liegt die zweite Wellenlänge typischerweise im Infrarotbereich von 0,78μιη - Ι ΟΟΟμηι insbesondere im Bereich von 3 - 50pm, Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mit einer Laserplasmaquelle entspricht die zweite Wellenlänge insbesondere der Wellenlänge des zur Erzeugung des Quellplasmas 45 verwendeten Lasers 51. Beim Einsatz eines C02 Lasers ist dies z.B. die Wellenlänge ΙΟ,όμπι. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge kann nicht zur Abbildung der stmkrurtragenden Maske am Ort des Objektfeldes 21 verwendet werden, da die Wellenlänge zu groß ist zur Abbildung der Maskenstrukturen im Nanometer-Bereich, Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge führt daher insbesondere im Wellenlängenbereich von l OOnm bis 300nm {DU V) zu einer unerwünschten Untergrundhelligkeit in der Bildebene 25. Weiterhin führt die Strahlung der zweiten Wellenlänge insbesondere im Infrarotbereieh zu einer Ei-wärmung der optischen Elemente der Beleuchtungsoptik und der Projektionsoptik. Aus diesen beiden Gründen ist erfindungsgemäß ein Filterelement 55 vorgesehen, zur Unterdrückung von Strahlung mit der zweiten Wellenlänge, Das Filtere lement 55 ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelleneinheit 43 und dem ersten reflektiven optischen Element 7 der Beleuchtungsoptik 3 angeordnet. Auf diese Weise wird die Strahlung der zweiten Wellenlänge so frühzeitig wie möglich unterdrückt. Alternati v kann das Filterelement 55 auch an anderen Positionen im Strahlengang angeordnet sein. Das F ltere lement kann z.B. als ein periodisches Gitter aus leitfähigem Material ausgeführt sein, wobei die Gitterperiode derart gewählt ist, dass die Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird. Derartige Gitter sind z.B. aus der US 6,522,465 bekannt, deren Inhalt voll umfänglich mit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Alternativ oder ergänzend kann das Fihereiement eine Folie mit einer Dicke von weniger als 5ÖÖnm umfassen, wobei Material und Dicke der Folie derart ausgeführt sind, dass die Folie einen Anteil von mindestens 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert und ein Anteil von 70%der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert. Die nun so spektral bereinigte Strahlung beleuchtet das erste reflektive optische Element 7. Der Kollektorspiegei 49 und die ersten reflektiven Facetteneiemente 9 haben eine derartige optische Wirkung, dass sich Bilder des Quellplasmas 45 an den Orten der zweiten reflektiven Facettenelemente 13 des zweiten optischen Elements 1 1 ergeben. Hierzu werden einerseits die Brennweite des Kollektorspiegels 49 und der ersten Facettenelemente 9 entsprechend der räumlichen Abstände gewählt. Dies geschieht z.B. in dem die reflektiven optischen Flächen der ersten reflektiven Facettenelemente 9 mit geeigneten xümmungen versehen werden. Andererseits weisen die ersten reflektiven Facetteneiemente 9 eine reflektive optische Fläche auf mit einem Normalenvektor, dessen Richtung die Orientierung der reflektiven optischen Fläche im Raum festlegt, wobei die
Normalenvekioren der reflektiven Flächen der ersten Facetteneiemente 9 derart orientiert sind, dass die von. einem ersten Facettenelement 9 reflektierte Strahlung auf ein zugeordnetes zweites reflektives Facettenelement 13 trifft. Das zweite reflektive Facettenelement 1 1 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 3 angeordnet, die mit Hilfe der Spiegel 15, 17 und 19 auf die Austrittspupülenebene abgebildet wird. Dabei entspricht die Austriltspupillenebene der Beleuchtungsoptik 3 gerade der Eintrittspupiilenebene 57 der Projektionsoptik 5. Somit liegt das zweite optische Element 1 1 in einer Ebene, die optisch konjugiert, zur Eintrittspupiilenebene 57 der Projektionsoptik 5 ist. Aus diesem Grund steht die Intensitätsverteilung der Strahlung auf dem zweiten optischen Element 1 1 in einem einfachen Zusammenhang zur winkelabhängigen Intensitätsverteilung der Strahlung im Bereich des Objektfeldes 21. Dabei ist die
Eintrittspupiilenebene der Projektionsoptik 5 definiert, als die Ebene senkrecht zur optischen Achse 39, in der der Hauptsirahl 59 zum Mittelpunkt des Objektfeldes 21 die optische Achse 39 schneidet.
Die Aufgabe der zweiten Facettenelemente 13 und der nachfolgenden Optik, die die Spiegel 15, 17 und 19 umfasst, ist es die ersten Facettenelemente 9 überlagernd auf das Objektfeld 21 abzubilden. Dabei versteht man unter überlagernder Abbildung, dass Bilder der ersten reflektiven Facettenelemente 9 in der Objektebene entstehen und dort zumindest teilweise überlappen. Hierzu weisen die zweiten reflektiven Facettenelemente 13 eine reflektive optische Fläche auf mit einem Normalenvektor, dessen Richtung die Orientierung der reflektiven optischen Fläche im Raum festlegt. Für jedes zweite Facettenelement 13 ist die Richtung des normalen Vektors so gewählt, dass das ihm zugeordnete erste Facettenelement 9 auf das Objektfeld 21 in der Objektebene 23 abgebildet, wird. Da die ersten Facettenelemente 9 auf das Objektfeld 21 abgebildet werden, entspricht die Form des ausgeleuchteten Objektfeldes 21 der äußeren Form der ersten Facettenelemente 9. Die äußere Form der ersten Facettenelemente 9 wird daher üblicherweise derart bogenförmig gewählt, dass die langen Berandungslinien des ausgeleuchteten Objektfeldes 21 im Wesentlichen kreisbogenförmig um die optische Achse 39 der Projektionsoptik 5 verlaufen.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik in einer Mikrolimographie-Projektionsbelichtungsanlage. Die Projektionsbelichtungsanlage 201 umfasst dabei die Beleuchtungsoptik 203 und die Projektionsoptik 205. Im Gegensatz zu dem in Figur la dargestellten Projektionsoptik 5 weist die Projektionsoptik 205 nach Figur 2 eine negative Schnittweite der Eintrittspupille auf. Das heißt, dass die Eintrittspupiilenebene 257 der Projektionsoptik 205 im Lichtweg vor dem Objektfeld 221 angeordnet ist. Verlängert man den Hauptsirahl 259 weiter, ohne die Reflexion an der strukturtragenden Maske am Ort des
Objektfeldes 221 zu berücksichtigen, so schneidet der Hauptsirahl die optische Achse 239 in der Ebene 257a. Berücksichtigt man die Reflexion an der strukturtragenden Maske am Ort des Objektfeldes 221 und am Umlenkspiegel 219, so fallt die Ebene 257a mit der
Eintrittspupiüenebene 257 zusammen. Bei solchen Projektio.nsoptiken mit einer negativen Schmttweite der Eintrittspupiiie haben die Hauptstrahlen zu unterschiedlichen
Objektfeldpunkten am Ort des Objektfeldes 221 einen divergenten Strahlverlauf in
Lichtrichtung. Derartige Projekiionsoptiken sind bekannt aus der US 2009/0079952A1. Ein weiterer Unterschied zur Beieuchtungsoptik nach Figur la besteht darin, dass das Quellplasma 245 mit Hilfe des Kollektorspiegels 249 zunächst auf einen Zwischenfokus 254 abgebildet wird. Dieser Zwischenfokus 254 wird dann mit Hilfe der ersten reflektiven Facettenelemente 209 des ersten facettierten optischen Elements 207 auf die zweiten reflektiven Faeertenelemente 213 des zweiten optischen Elements 21 1 abgebildet. In der dargestellten Ausführangsform ist das Filterelement 255 im Lichtweg zwischen dem Zwischenfokus 254 und dem ersten reflektiven optischen Element 207 der Beieuchtungsoptik 203 angeordnet. Alternativ kann das Filterelement 255 auch im Lichtweg zwischen der Lichtque-lleneinheit 243 und dem Zwischenfokus 254 angeordnet werden. Die entsprechende Positionierung ist in der Figur 2 gestrichelt dargestellt und mit der Bezugsziffer 255a versehen. Da es bevorzugt ist, die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge möglichst früh im Lichtweg mit Milte des Filterelementes zu unterdrücken, sind dies die beiden bevorzugten Positionierungsvarianten für das Filterelement. 255. in Figur 3a ist eine erste Ausfuhrungsfonn des erfmdungsgemäßerj Filterelementes 355 dargestellt. Das Filterelement 355 ist dabei als ein periodisches Gitter 360 mit einer
Gitterperiode g ausgeführt. Als Gitterperiode g bezeichnet man den Abstand zweier benachbarter G Itter streben 361 . Die Gitterperiode g ist derart gewählt, dass Strahlung der zweiten
Wellenlänge absorbiert wird. Das Gitter ist in diesem Fall als ein freitragendes Gitter aus einem lei fähigen Material ausgeführt. Beim dargestellten Fall eines eindimensionale Gitters wird nur die Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert, deren Polarisationsrichtung parallel zu den Gitterstreben verläuft. Sofern die Strahlung der zweiten Wellenlänge polarisiert ist, ist ein solches Gitter daher ausreichend. Ansonsten finden gekreuzte Gitter oder mehrer
eindimensionale Gitter Anwendung, um die Strahlung der zweiten Wellenlänge zu unterdrücken. Neben der gewünschten Wirkung auf die Strahlung der zweiten Wellenlänge wirkt sich das Fiherelement jedoch auch auf die S trahlung der ersten Wellenlänge aus. Da die Strahlung der ersten Wellenlänge typischerweise deutlich kleiner ist, als die Strahlung der zweiten
Wellenlänge wirken die (bitter st eben 361 obskurierend auf die Strahlung mit der ersten
Wellenlänge, Liegt die erste Wellenlänge im Bereich von 5 - 15nm und die zweite Wellenlänge im infrarotbereit von ü,'78pm - l OÖÖpm, so können die Auswirkungen des Gitters 360 auf die Strahlung der ersten Wellenlänge mit Hilfe der geometrischen Optik berechnet werden. Dies liegt daran, dass die erste Wellenlänge deutlich kleiner ist als die, auf die zweite Wellenlänge abgestimmte, Gitterperiode. Das Gitter 360 wirkt demnach auch für die Strahhmg mit der ersten Wellenlänge als eine obskurierende Komponente. Somit kommt es während des Betriebes der Beleuchtungsoptik auf Grund der obskurierenden Wirkung des Gitters 360 zu Bereichen reduzierter Intensität (Schatten) von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf dem in
Lichtrichtung nach dem Filierelemente 355 angeordneten ersten optischen Element der
Beleuehtungsoptik. in Figur 3b ist eine weitergebildete Ausfuhruiigsform des Gitters 360 dargestellt. Neben den Gitterstreben 361 mit der Gitterperiode g, die auf die zweite Wellenlänge abgestimmt ist, weist das Gitter zusätzliche Haltekörper 363 auf. Diese Haltekörper 363 dienen zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements 355. Die Gitterstreben sind in diesem Fall also nicht freitragend sondern mit den Haltekörpern 363 verbunden. Während des Betriebes der
Beleuchtungsoptik führen die HaHekörper 363 ebenfalls zu Bereichen reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Liehtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element, Die Haltekörper 363 bilden daher ebenfalls eine obskurierend wirkende Komponente.
Figur 3c zeigt eine weitere Ausführungsforni des erfindungsgemäßen Filierelements. In dieser Ausführungsform wird die spektrale Filterwirkung durch eine Folie 365 erreicht, die einen Anteil von 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert, und einen Anteil von mindestens 70% der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert. Als Folie kann z.B. eine Zirkonfolie mit einer Dicke von 200 pm verwendet werden. Zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements sind auch in der Ausfuhrungsform nach Figur 3c Haltckörper 363 vorgesehen, die die dünne Folie stabilisieren. Da die Haitekörper nicht transparent sind für die Strahlung der ersten Wellenlänge, führen diese Fialtekörper 363 zu Bereichen reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element.
In Figur 4a ist eine Aufsieht auf das erste optische Element 407 mit ersten reflektiven
Facettenelementen 409 gezeigt. Weiterhin sind mehrere Bereiche reduzierter Intensität für Strahlung mit der ersten Wellenlänge dargestellt. Der Bereich 467 ergibt sich auf Grund von obskurierend wirkenden Komponenten innerhalb der Liehtquelleneinlieit. Hierbei handelt es sich z.B, um den in Figur la dargestellten Tröpfchengenerator 49. Die ersten reflektiven
Facettenelemente 409 sind jedoch so angeordnet, dass ihre optischen Flächen nicht in den Bereich reduzierter Intensität 467 fallen. Somit hat dieser Bereich reduzierter Intensität keine Auswirkungen auf die Güte der Ausleuchtung in der Bildebene, da jeder Punkt der optischen Nutzfläche 441 des ersten optischen Elements 407 außerhalb des Bereiches reduzierter Intensität 467 liegt. Dies trifft jedoch nicht auf die Bereiche reduzierter Intensität 469 und 471 zu. Diese beiden Bereiche ergeben sich durch die Verwendung eines Filterelements in der
Ausführungsform nach Figur 3b. Die in Figur 3b dargestellten Gitterstreben 361 führen zu den Bereichen reduzierter Intensität 469 und die in Figur 3b dargestellten Haltekörper 363 führen zu den Bereichen reduzierter Intensität 471. Die Bereiche 469 weisen eine Gitter struktur mit einer abgebildeten Gitterkonstante g' auf. Je nach genauer Position ergibt sich diese abgebildete Gitterkonstante g' aus der Gitterkonstante g mit Hilfe des entsprechenden Abbildungsmaßstabs. Auf Grund der geringen Abstände, die diese Bereiche untereinander haben, ist es nicht möglich die ersten reflektiven Facettenelemente derart anzuordnen, dass die optische Nutzfläche des ersten optischen Elements 407 außerhalb der Bereiche 469 und 471 liegt, Auf Grund des Filierelements ergeben sich somit auf jedem ersten reflektiven Facettenelemen 409 Variationen der Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge. Da die ersten reflektiven
Facettenelemente 409 mit Hilfe der nachfolgenden Optik in das Objektfeld abgebildet werden, wie im Zusammenhang mit der Figur la erläutert, ergeben sich auch im Objektfeld
Intensitätsvariationen der Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf Grund des verwendeten Filterelementes. Um die Auswirkungen dieser Intensitätsvariationen auf den lithografischen Prozess zu reduzieren, ist das Filterelement derart ausgeführt, dass es eine Mehrzahl von Positionen einnehmen kann, die zu unterschiedlichen Bereichen reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf dem ersten optischen Element 407 führen. So zeigt Figur 4h eine Aufsicht auf das erste optische Element 407 mit den Bereichen reduzierter Intensität 467, 469 und 471 , nach dem das Filierelement von einer ersten Position in eine zweite Position verbracht wurde, indem es um einen Winkel φ um eine zentrale Achse gedreht wurde. Die zentrale Achse steht dabei senkrecht zur Fläche des Filterelements. Auf Grund der Drehung um die zentrale Achse um den Winkel φ sind auch die Bereiche reduzierter Intensität 469 und 471 gegenüber der Darstellung in Figur 4a um den Winkel φ verdreht. Daher gibt es zu jedem Punkt auf der optischen Nutzfläche des ersten optischen Elements 409 mindestens einen
Drehwinkel q>, d.h. eine Position des Filterelements, so dass dieser Punkt nicht in einem Bereich reduzierter Intensität liegt. Somit kann durch Rotieren des Filtereiements um die zentrale Achse mit einer ausreichenden Rotationsgesehwindigkeit erreicht werden, dass die
Intensitätsvariationen auf dem ersten optischen Element und damit auch im Objektfeld gemitteli über die Belichtungsdauer deutlieh kleiner sind als mit einer statischen Anordnung des
Filterelements. Alternativ kann auch eine Rotationsbewegung in einer Richtung um einen Winkel durchgeführt werden, gefolgt von einer Rotationsbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung. Hierdurch lässt die aktive Kühlung mittels einer Kühlflüssigkeit mechanisch einfacher realisieren.
Eine typische Belichtungsdauer bei einem lithographischen Prozess beträgt etwa t Oms, Eine gute Verschönerung der Intensitätsvariationen auf dem ersten optischen Element ergibt sich, wenn die Struktur der Bereiche 469 um einen Versatz V verschoben werden, der das zehnfache der abgebildeten Gitterkonstante g' beträgt Bei einer Rotation nimmt der Versatz V proportional mit dein Abstand vom Rotationsmittelpunkt zu:
V ~ ß■ r · i
wobei ß die Winkelgeschwindigkeit der Rotation und r den Abstand vom Rotationszentrum bezeichnet. Den kleinsten Versatz V erfahren die Bereiche 469 also am Ort derjenigen ersten Facettenelemenie, die dem Rotationszentrum am nächsten egen und somit den kleinsten Wert r annehmen. Bei typischen Designs des ersten optischen Elements beträgt dieser Abstand r=30mm. Eine typische abgebildete Gitterkonstante ist etwa g'~ 15,9 μιη . Dies ergibt sich aus einer Gitterkonstante von g - ' ' ' ■■ multipliziert mit einem Abbiidungsmaßstab von 3. γ - β . γ - t - ß . 3 m■ 10ms = 10 - 15,9um = 10 · g' Dies entspricht etwa 1 Umdrehung in I is, Bei einer abgebildeten Gitterkonstante von g'::::3mm, wie sie zum Beispiel für Haltestreben realistisch ist, ergeben sich etwa 16 Umdrehungen pro Sekunde.
Die Figuren 5a, 5b und 5e zeigen verschiedene Ansichten einer bevorzugten mechanischen Ausführung des Filterelements. Figur 5a zeigt eine Aufsicht auf das Filierelement 555 in
Lichtriehtung, Die zentrale Achse schneidet das Filierelement in diesem Fall am Durchstoßpunkt 573, Die zentrale Achse ist in dieser Ausftlhrungsfonn senkrecht zum Filterelement angeordnet und verläuft im Wesentlichen in Richtung einer mittleren Lichtrichtung ara Ort des
Filterelements. Das Filterelement umfasst verschiedene Haltekörper 563 die radial zur zentralen Achse verlaufen. Neben der mechanischen Stabilisierung sind die Hakekörper weiterhin als Wärmeleiter zur Kühlung des Filterelementes ausgeführt sind, Hierzu sind die Haltekörper zum Beispiel aus geeignetem Material mit einer hohen Wärmeleitung gefertigt oder auch als
Hohlstreben ausgeführt, die mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport gefüllt sind. Weiterhin umfasst das Filierelement einen Außenring 575 der ebenfalls zur mechanischen Stabilisierung des Filterelementes und zum Abstrahlen der aufgenommenen Wärme dient. Verbunden ist das Filterelement 555 mit einer zentralen Haltevorrichtung 577. In Figur 5b ist ein Schnitt durch das gleiche Filierelement 555 dargestellt. Die Schnittebene wurde dabei so gelegt, dass sie die zentrale Achse 579 enthält. Das Filierelement, ist am Ort des Durchstoßpunktes 573 mit einer Welle 581 zur Drehung des Filterelementes verbunden. Die Welle ist zudem verbunden mit einer Antriebseinheit 580. Dabei erstreckt sich die Welle 581 entlang der zentralen Achse 579. Die Weile 581 ist dabei als ein Hohlkörper ausgeführt durch den eine Kühlflüssigkeit geleitet werden kann, um das Filterelement zu kühlen. Der in Figur 5c gezeigte Schnitt, senkrecht zur zentralen Achse durch die Welle, zeigt dass die Welle zwei Kammern 583 umfasst, so dass durch die eine Kammer eine Kühlflüssigkeit zum Filterelement hingeleitet werden kann und durch die andere Kammer die Kühlflüssigkeit vom Filierelement weggeleitet werden kann. Hierzu sind die beiden Kammern im Bereich des Durchstoßpunktes 573 (gezeigt in Figur 5b) miteinander verbunden.
In Figur 6a ist ein Schnitt durch das gleiche Filterelement 655 in einer alternativen
Ausführungsform dargestellt. Die Schntttebene wurde dabei so gelegt, dass sie die zentrale Achse 679 enthält, im Gegensatz zu der Ausführung nach Figur 5b umfasst die Wehe 681 hier einen inneren Hohlzylinder 685 und eine äußeren Hohlzylinder 687. Durch diese beiden
Hohlzylinder wird eine Kühlflüssigkeit durch die Welle geleitet, um die Welle und damit, auch das Filierelement zu kühlen. Figur 6h zeigt einen Schnitt, der senkrecht zur zentralen Achse durch die Welle verläuft.
Die Figuren 7a und 7b zeigen verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform des erf dungsgernäßen Filterelements, Figur 7a zeigt eine Aufsicht auf das Filterelement 755 in Lichtrichtung, Im Gegensatz zu der in Figur 5a dargestellten Ausführung sind am Umfang des Filterelements 755, das heißt am Außenring 775, Paddelet] 789 angeordnet. Diese Paddel 789 dienen zusammen mit dem, in Figur 7b gezeigten Gasaktuator 791 , als Antriebseinheit zur Drehung des F l erelementes um die zentrale Achse 779. Die Antriehsemheii zur Drehung des Filterelements greift somit an einem Umfang des Filterelements an. In Figur 7b ist ein Schnitt durch das Filterelement 755 nach Figur 7a dargestellt. Die Schnittebene wurde dabei so gelegt, dass sie die zentrale Achse 779 enthält. Auch FigurTb zeigt die am Umfang angeordneten Paddel 791. Femer ist ein Gasaktuator 791 gezeigt, der einen auf die Paddel gerichteten Gasstrom erzeugt. Auf diese Weise wird ein Drehmoment auf das Filterelement übertragen, so dass sich das Filterelement um die zentrale Achse 779 dreht. Bevorzugt sind die Paddel und der Aktuator in einer hermetisch abgeschlossen Kammer 793 angeordnet. Das Filterelement 755, wie auch die gesamte Beleuchtungsoptik innerhalb eines Vakuums befindet, da die Strahlung im Bereich 5- 15nm ansonsten von Restgasen absorbiert wird. Um gleichzeitig das Vakuum aufrechtzuerhalten und einen Funktionieren des Gasaktuators zu gewährleisten, wird die hermetisch
abgeschlossenen Kammer 789 verwendet.
Figur 7c zeigt in einer zu Figur 7b ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführungsform, bei der die Antriebseinheit zur Drehung des Filterelements am Umfang angreift. Anstelle der Paddel 789 sind bei dieser Ausführung Permanentmagnete 790 am Außenring 775 angeordnet. Benachbart zum Außenring befindet sieh mindestens ein Elektromagnet 792, Der Elektromotor 792 wird mit wechselnder Polung betrieben, so dass eine über die Permanentmagnete 790 eine Antriebskraft auf das Filterelement übertragen wird. Genau wie beim in Figur 7b dargestellten pneumatischen Antrieb können hierdurch Schwingen gsübertxagungen von einem mechanischen Antrieb auf das Filterelement vermieden werden. Weiterhin ist das Filterelement nicht starr angebunden, so dass es frei schwingen und bei Fxwännung expandieren kann. Dies hat den weiteren Vorteil, dass auf das Filterelement wirkende Zwangskräfte vermieden bzw. reduziert werden. Figur 8 zeigt das Filterelement nach Figur 5a innerhalb eines Strahl engangs. Auf dem
Filterelement 855 sind zwei ausgeleuchtete Bereiche 895 und 896 dargestellt. Eine derartige Aufteilung in nicht zusammenhängende Bereiche 895 und 896 ergibt sich, wenn die
Lichtquelleneinheit zusätzliche obskurierend wirkende Komponenten aufweist, Dabei kann es sich zum Beispiel um den in Figur l a dargestellten Tröpfchengenerator 49 aber auch um andere mechanische Komponente, die die Strahlung blockieren, handeln. Um insgesamt möglichst wenig Strahlung zu obskurieren, ist die Haltevorrichtung 877 so angeordnet, dass sie nicht beleuchtet wird. Durch die Halte Vorrichtung 877 wird somit keine zusätzliche Strahlung abgeschattet. Figur 8 zeigt außerdem, dass der Durchstoßpunkt 873, in dem die zentrale Achse das Filterelement schneidet, innerhalb der konvexen Hülle 899 aller Bereiche 895 und 896 liegt, die von der Lichtquelieneioheit ausgeleuchtet werden. Der Durchstoßpunkt 873 liegt somit nicht neben sondern zwischen den ausgeleuchteten Bereichen 895 und 896. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauform erreicht, wenn die das Filierelement um die zentrale Achse gedreht wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Beleuchtungsoptik (3, 203) zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (21 , 221 ) mit Strahlung einer ersten Wellenlänge
unifassend ein Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) zur Unterdrückung von Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge,
wobei das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) mindestens eine obskurierend wirkende Komponente (360, 361, 363, 563, 763, 863) umfasst, so dass sieh während des Betriebs der Beleuchtungsoptik aufgrund der obskurierend wirkenden Komponente (361 , 363, 563, 763, 863) mindestens ein Bereich (469, 471) reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filtere ement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) angeordneten ersten optischen Element (7, 207, 407) der Beleuchtungsoptik ergibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) eine Mehrzahl von Positionen einnehmen kann, die zu unterschiedlichen Bereichen (469, 471 ) reduzierter Intensität fuhren, und dass es zu jedem Punkt auf einer optischen Nutzfläche (41, 441 ) des ersten optischen Elements (7, 207, 407) mindestens eine Position gibt, so dass der Punkt nicht in einem Bereich (469, 471 ) reduzierter Intensität liegt.
2. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) als ein periodisches Gitter (360) aus leitfähige n Material ausgeführt ist, wobei die Gitterperiode derart gewählt ist, dass Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird.
3. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die obskurierend wirkende Komponente (360) dem Gitter (360) entspricht.
4. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 -3
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555. 655, 755, 855) eine Folie(365) mit einer Dicke kleiner als 500nm umfasst, wobei Material und Dicke der Folie derart ausgeführt sind, dass die Folie (365) einen Anteil von mindestens 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert und einen Anteil von mindestens 70% der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert.
5. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1-4
dadurch gekennzeichnet dass
die obskurierend wirkende Komponente (360, 361 , 363, 563, 763, 863) Haltekörper (363, 563, 763, 863) zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) umfasst.
6. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass
die Haltekörper (363. 563, 763, 863) als Wärmeleiter zur Kühlung des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) ausgeführt sind.
7. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
die Haltekörper (363, 563, 763, 863) als Hohlstreben ausgeführt sind, die mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport gefüllt sind.
8. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 -7
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filterelement (55, 255. 255a, 355, 555, 655, 755, 855) von der ersten Position in die zweite Position verbracht werden kann, indem es um eine zentrale Achse (579, 679, 779) gedreht wird.
9. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) mit einer Welle (581 , 681 , 781) zur Drehung des Filierelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) verbunden, wobei sich die Welle (581, 681 , 781) entlang der zentralen Achse (579, 679, 779) erstreckt.
1 0. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 8-9 dadurch gekennzeichnet, dass
eine Antriebseinheit (580, 680, 780) zur Drehung des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555. 655, 755, 855) um die zentrale Achse (579, 679, 779) an einen Umfang des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) angreift.
1 1. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet, dass
das am Umfang des Fiiterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) Paddel (789) angeordnet sind und die Antriebseinheit (780) einen Gasaktuaior (791) umfasst der einen auf die Paddel (789) gerichteten Gasstrom erzeugt,
12. Beleuchtungssystem umfassend eine Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 -1 1.
13. Beleuchtungssystem umfassend eine Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 8-1 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Beleuchtungssystem eine Lichtquelleneinheit (43, 243) umfasst,
wobei die zentrale Achse das Filterelement (55. 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) an einem Durchstoßpunkt schneidet,
und wobei der Durchstoßpunkt (873 ) innerhalb einer konvexen Hülle (899) aller Bereiche (895, 896) auf dem Filterelemeni (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) Liegt die durch die
Lichtquelleneinheit (43, 243) mit Strahlung der ersten und der zweiten Wellenlänge
ausgeleuchtet werden.
14. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 12-13,
15. Verfahren zum Betrieb einer Mikrolifhographie-Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 14,
wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritte umfasst:
- Bewegen des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) von der ersten in die zweite Position innerhalb einer ersten Zeitdauer, die geringer ist als eine zweite Zeitdauer, in der eine Punkt auf der strukturtragende Maske durch das Objektfeld (21 , 221 ) bewegt wird 16, Verfahren zum Beirieb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine Beieuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 8-1 1,
wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritt umfasst:
- Rotieren des Filterelements (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) um die zentrale Achse (579, 679, 779) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 Umdrehungen pro Sekunde
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014217611A1 (de) * 2014-09-03 2016-03-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05326365A (ja) * 1992-05-21 1993-12-10 Nikon Corp 投影露光装置
US6522465B1 (en) 2001-09-27 2003-02-18 Intel Corporation Transmitting spectral filtering of high power extreme ultra-violet radiation
US20050146702A1 (en) * 2003-10-31 2005-07-07 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US20090079952A1 (en) 2005-05-13 2009-03-26 Carl Zeiss Smt Ag Six-mirror euv projection system with low incidence angles
US20100033704A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-11 Masayuki Shiraishi Deformable mirror, mirror apparatus, and exposure apparatus

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7154666B2 (en) * 2001-01-26 2006-12-26 Carl Zeiss Smt Ag Narrow-band spectral filter and the use thereof
US6577442B2 (en) * 2001-09-27 2003-06-10 Intel Corporation Reflective spectral filtering of high power extreme ultra-violet radiation
DE10237901B3 (de) * 2002-08-16 2004-05-27 Xtreme Technologies Gmbh Anordnung zur Unterdrückung von Teilchenemission bei der Strahlungserzeugung einer Röntgenstrahlungsquelle
JP2004103773A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Nikon Corp Ｘ線発生装置、ｘ線露光装置及びｘ線フィルター
US7453071B2 (en) * 2006-03-29 2008-11-18 Asml Netherlands B.V. Contamination barrier and lithographic apparatus comprising same
NL1035979A1 (nl) * 2007-09-27 2009-03-30 Asml Netherlands Bv Spectral filter, lithographic apparatus including such a spectral filter, device manufacturing method, and device manufactured thereby.
US8536551B2 (en) * 2008-06-12 2013-09-17 Gigaphoton Inc. Extreme ultra violet light source apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05326365A (ja) * 1992-05-21 1993-12-10 Nikon Corp 投影露光装置
US6522465B1 (en) 2001-09-27 2003-02-18 Intel Corporation Transmitting spectral filtering of high power extreme ultra-violet radiation
US20050146702A1 (en) * 2003-10-31 2005-07-07 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US20090079952A1 (en) 2005-05-13 2009-03-26 Carl Zeiss Smt Ag Six-mirror euv projection system with low incidence angles
US20100033704A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-11 Masayuki Shiraishi Deformable mirror, mirror apparatus, and exposure apparatus

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