WO2017025376A1 - Optisches system - Google Patents

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WO2017025376A1
WO2017025376A1 PCT/EP2016/068363 EP2016068363W WO2017025376A1 WO 2017025376 A1 WO2017025376 A1 WO 2017025376A1 EP 2016068363 W EP2016068363 W EP 2016068363W WO 2017025376 A1 WO2017025376 A1 WO 2017025376A1
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illumination
radiation
optical system
illumination radiation
optical
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PCT/EP2016/068363
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Inventor
Michael Patra
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Publication date
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70566—Polarisation control
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70208—Multiple illumination paths, e.g. radiation distribution devices, microlens illumination systems, multiplexers or demultiplexers for single or multiple projection systems
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70991—Connection with other apparatus, e.g. multiple exposure stations, particular arrangement of exposure apparatus and pre-exposure and/or post-exposure apparatus; Shared apparatus, e.g. having shared radiation source, shared mask or workpiece stage, shared base-plate; Utilities, e.g. cable, pipe or wireless arrangements for data, power, fluids or vacuum

Definitions

  • the invention relates to an optical system for a projection exposure system for microlithography.
  • the invention also relates to a projection exposure system for microlithography with such an optical system.
  • the invention relates to a method for producing a microstructured or nanostructured component and to a component produced according to the method.
  • a projection exposure apparatus for EUV projection lithography is known, for example, from DE 10 2013 223 935 A1 and the documents cited therein.
  • An object of the invention is to improve an optical system for a projection exposure system for micro lithography.
  • the core of the invention consists in adapting a first optical subsystem arranged in front of a scanner in the beam path of the illumination radiation to a convolution geometry of the scanner in such a way that the optical system has an overall attenuation which is at most as large as a predefined limit value.
  • the total attenuation of the optical system is in particular at most 20%, in particular at most 10%, in particular at most 5%, in particular at most 1%.
  • the contrast, in particular the edge steepness, of an image of a mask to be imaged depends on the orientation of the mask structures and in particular on the polarization state of the illumination radiation used to project these structures. Since a priori is not necessarily clear which orientations the structures have on the mask to be imaged, in the design of the projection exposure system, the In principle, the most unfavorable case is considered. According to the invention, it has been recognized that this is possible by specifying a maximum permitted total attenuation.
  • Diattenuation d is the relative intensity difference of the intensities Ii, h of the illumination radiation of two orthogonal polarization directions after transmission through an optical system, provided that the two polarization directions had the same intensities on entering the optical system:
  • the value of the diattenuation may depend on the direction of the radiation incident in an optical system, ie on a projection coordinate system in a projection lithography system. Furthermore, the value of the diattenuation can also depend on the location of the radiation incident in an optical system, that is, on a field exposure coordinate system in a projection exposure apparatus. In these cases, it is possible to determine a uniform diabetic value by averaging the diabetic values.
  • Diattenuation as the difference in transmission for two orthogonal directions of polarization depends on the choice of these two directions. In particular, there is always a choice of polarization directions in which the difference in transmission becomes zero. If the difference is not equal to zero for all polarization direction selections, then there is always one direction (defined up to a multiple of 90 °) at which the diattenuation becomes maximum in terms of amount. In the following, the diattenuation for this choice of the two involved polarization directions, i. the maximum diattenuation for simplicity's sake is referred to as the diattenuation.
  • reflection of the illumination radiation at optical elements results in a diatuation d 0 due to a polarization direction dependency of the degree of reflection.
  • This polarization direction dependence depends on the geometry of the beam path, ie on the angles of incidence and deflection of the radiation at the individual optical elements, but can also be more optical in terms of the internal structure Deposits layers that are applied to the optical elements.
  • the first contribution is in some ways universal, while the second contribution is determined by the chosen interpretation of such a layer.
  • the entirety of the optical elements, in particular the mirror, of an optical system can be characterized by its folding geometry.
  • an effective folding plane can be determined by following the three-dimensional course of a principal ray through the optical system. The effective folding plane then results as the best fit of a plane to the main ray path.
  • the state of the illumination radiation by the so-called Stokes vector S or the Jones vector V can be described.
  • Muller matrix M i.e., S of the Mueller matrix of the optical system
  • the so-called Jones matrix J takes the place of the Müller matrix M as a transfer matrix.
  • the folding geometry of the scanners is available, if at all, only to a very limited extent for adaptations for influencing the overall data rate of the optical system.
  • the folding geometry of the scanner can be regarded as predetermined. The same applies to the degree of freedom to be able to adapt the structure of optical layers in a scanner.
  • an optical subsystem arranged in the beam path of the illumination radiation in front of the respective scanner to the graduation geometry of the scanner in order to achieve a desired overall attenuation of the optical system.
  • the imaging characteristics of the optical system can be easily improved.
  • the first optical subsystem has a first folding geometry which, in the case of a predetermined polarization state of the illumination radiation emitted by the radiation source, results in a diattenuation of the illumination radiation which at least partially compensates for the diattenuation caused by the scanner.
  • the first optical subsystem preferably has a first convolution geometry, which is complementary to the diattenuation caused by the scanner. This is understood to mean that the total attenuation of the first optical subsystem and of the scanner is equal to zero or at least has a minimum.
  • the intensity transmission factors of the illumination radiation for two orthogonal polarization directions, in particular two arbitrary orthogonal polarization directions, are in other words substantially identical at the output of the scanner, in particular in the image field thereof.
  • the first optical subsystem comprises the optical components up to the entrance of the scanner.
  • the first optical subsystem in particular comprises a beam-shaping optical system. It may also include beam redirecting optics. In particular, it may also include the radiation source. In the latter case, under diattenuation of the first optical subsystem directly to understand the result of the formula given above as a function of the intensities II, 12 at the output of the first optical subsystem, ie, without the here not applicable condition that two polarization directions have the same intensity at the input of the first optical subsystem.
  • the components are also referred to as beam guidance optics, in particular for guiding illumination radiation to the entrance of a scanner. Details of the first optical subsystem, in particular the arrangement of its components relative to one another, will be described in more detail below.
  • the input of the scanner is located in particular in the region of an intermediate focus of the illumination radiation. This is located in the beam path of the illumination radiation, in particular in front of a faceted element, which serves to generate secondary radiation sources for illuminating an object field.
  • the optical system comprises at least two optical subsystems, which are rotated by a rotation angle b against each other, wherein the rotation angle b is selected such that a polarization direction-dependent intensity difference of the illumination radiation in the region of the image field is at most 50% of the total intensity.
  • the angle of rotation is chosen in particular such that the polarization direction-dependent intensity difference of the illumination radiation in the region of the image field is at most 30%, in particular at most 20%, in particular at most 10%, of the total intensity.
  • the angle of rotation is preferably chosen such that the polarization direction-dependent intensity difference of the illumination radiation in the region of the image field is minimized.
  • the polarization direction-dependent intensity difference of the illumination radiation is here understood to be the intensity difference of the illumination radiation of two polarization directions oriented orthogonally to one another. In particular, it may be the intensity of the illumination radiation with vertical and horizontal polarization and / or with a polarization parallel to the + 45 ° or -45 ° direction.
  • Circularly polarized radiation has in this sense no polarization direction dependent intensity difference. Namely, circularly polarized radiation, even when fully polarized, has no preferential direction, but at most a preferential direction of rotation.
  • the rotation angle b refers to a rotation about a predetermined by the main radiation direction of the illumination radiation axis of rotation.
  • the angle of rotation b can be determined in particular as a function of the polarization state of the emitted illumination radiation.
  • the two optical subsystems have a variable angle of rotation b, that is to say an adjustable arrangement relative to one another.
  • the optical subsystems are, in particular, a first optical subsystem according to the preceding description, that is to say a first optical subsystem which is arranged in the beam path in front of the scanner, in particular in front of the intermediate focus of the illumination radiation, in the region of the input of the scanner.
  • the second optical subsystem is, in particular, a scanner with illumination optics and projection optics. Their details are described in more detail below.
  • the scanner usually has a substantially predetermined folding geometry.
  • the optical system comprises at least two optical subsystems, which lead to two convolutions of the beam path of the illumination radiation in two folding planes, wherein the folding planes enclose an angle in the range of 45 ° to 135 ° with each other.
  • the folding planes include in particular an angle in the range of 80 ° to 100 °, in particular an angle of about 90 ° with each other.
  • the first optical subsystem has a folding plane which encloses an angle with the scanning direction.
  • the effective folding plane of the first optical subsystem includes an angle in the range of 5 ° to 175 °, in particular in the range of 15 ° to 165 °, in particular in the range of 30 ° to 150 °, in particular in the range of 45 ° to 135 ° °, in particular in the range of 60 ° to 120 °, in particular in the range of 80 ° to 100 °, in particular of about 90 °, with the scanning direction.
  • the radiation source emits in particular illumination radiation in a direction which encloses a corresponding angle with the plane spanned by the scanning direction and the main beam direction in the region of the image field.
  • the direction of the illumination radiation at the output of the radiation source is understood in particular to be the central direction of the raw beam emitted by the radiation source. It may coincide with the direction of a central ray of the collection output beam generated by a beam shaping optics.
  • the collecting output beam it can thus also apply, in particular, to an angle in the range of 5 ° to 175 °, in particular in the range of 15, with the scanning direction, in particular with a plane spanned by the scanning direction and the main beam direction of the illumination radiation in the region of the image field ° to 165 °, in particular in the range of 30 ° to 150 °, in particular in the range of 45 ° to 135 °, in particular in the range of 60 ° to 120 °, in particular in the range of 80 ° to 100 °, in particular of about 90 ° , includes.
  • both the output collection beam and the scan direction are parallel to the Earth's surface, ie perpendicular to gravity. In this case, the angles given above are directly the angles between the direction of the output collecting beam and the scanning direction.
  • Another object of the invention is to improve a projection exposure system for microlithography.
  • the projection exposure system has an overall attenuation which is at most as great as a predefined maximum value.
  • the projection exposure system has an adjustable attenuation. In this way, in particular the contrast, in particular the edge steepness of the aerial image, can be improved.
  • the projection exposure system comprises a free-electrode laser (FEL) as a radiation source.
  • the FEL emits in particular illuminating in the EUV range, in particular in the wavelength range between 2 nm and 30 nm, in particular between 2 nm and 15 nm, in particular between 2 nm and 8 nm.
  • the FEL produces fully polarized illumination radiation.
  • the illumination radiation emitted by the FEL is in particular circularly polarized.
  • the FEL emits elliptically polarized light.
  • it comprises an elliptically polarizing undulator.
  • the FEL emits in particular elliptically polarized illumination radiation, wherein the orientation of the ellipse and / or its shape, in particular its eccentricity, is adjustable.
  • the imaging properties of the projection exposure system can also be improved by suitably setting the parameters of elliptically polarized illumination radiation as a function of the transmission properties of the scanner, in particular as a function of the diattenuation of the scanner.
  • the invention also relates to the use of a FEL with an elliptically polarizing undulator as a radiation source for a projection exposure system.
  • the illumination radiation in the region of the image field has a Stokes vector whose second and third components each make up at most 20% of its magnitude.
  • the second and third components of the Stokes vector of illumination radiation in the region of the image field make up in each case at most 10%, in particular at most 5%, in particular at most 3%, in particular at most 1% of its magnitude.
  • the second and third components of the Stokes vector of the illumination radiation in the region of the image field are preferably identical to zero.
  • Another object of the invention is to improve a method of manufacturing a micro- or nanostructured device.
  • a setpoint value of a polarization state of the illumination radiation emitted by the radiation source is determined as a function of a predetermined illumination setting and / or as a function of structures of the reticle to be imaged.
  • the desired value of the polarization state can then be adjusted by means of a controllable undulator. This can be achieved that a predetermined maximum Diattenuation is kept. This can be achieved in particular in that the radiation source emits elliptically polarized illumination radiation with a predetermined orientation of the ellipse and / or a predetermined shape, in particular a predetermined eccentricity.
  • the nominal value of the polarization state of the illumination radiation emitted by the radiation source can in particular be set in a simple manner by means of a controllable, that is variable, undulator.
  • the undulator has controllable and / or displaceable magnets, in particular electromagnets.
  • different elliptical polarization states of the illumination radiation in particular arbitrary polarization states thereof, can be set in the variable undulator.
  • Another object of the invention is to improve a micro- or nanostructured device.
  • FIGS. 1 schematically shows a projection exposure apparatus for the EUV
  • FIG. 2 likewise shows schematically a leading section of an EUV beam path for a projection exposure system with a plurality of projection exposure systems according to FIG. 1, starting from an EUV radiation source for generating an EUV raw beam until after a coupling-out optical system for generating a plurality of EUV single output beams on an EUV Collection output beam,
  • FIG. 3 shows a likewise schematic alternative representation of a section of the projection exposure system with the beam path from the radiation source in the form of a FEL up to a wafer arranged in an image field
  • FIG. 3 shows a likewise schematic alternative representation of a section of the projection exposure system with the beam path from the radiation source in the form of a FEL up to a wafer arranged in an image field
  • a projection exposure apparatus Ii for micro lithography is part of a system comprising a plurality of projection exposure apparatuses, of which one of the projection exposure apparatuses Ii is shown in FIG.
  • the projection exposure apparatus Ii is used to produce a microstructured or nanostructured electronic semiconductor component.
  • a common source of light or radiation 2 for all projection exposure systems II of the system emits EUV radiation in the wavelength range, for example, between 2 nm and 30 nm, in particular between 2 nm and 15 nm.
  • the light source 2 is designed as a free-electron laser (FEL) , It is a synchrotron radiation source or a synchrotron radiation-based light source, which generates coherent radiation with very high brilliance.
  • FEL free-electron laser
  • a light source 2 which can be used for example, is described in US 2007/0152171 AI and in DE 103 58 225 B3.
  • the light source 2 has an original light conductance in a raw beam, which is smaller than
  • the optical conductivity is the smallest volume of a phase space that contains 90% of the light energy of an emission from a light source.
  • Corresponding definitions of the optical conductivity can be found in EP 1 072 957 A2 and US Pat. No. 6,198,793 Bl, in which it is stated that the optical conductivity is obtained by multiplying the illumination data x, y and NA 2 , where x and y are the Field dimensions are those that span a lit lighting field and NA is the numerical aperture of the field lighting. Even smaller light conductance values of the light source than 0.1 mm 2 are possible, for example, an optical conductivity of less than 0.01 mm 2 .
  • the EUV light source 2 has an electron beam supply device for generating an electron beam and an EUV generation device. The latter is supplied with the electron beam via the electron beam supply device.
  • the EUV generation device is designed as an undulator.
  • the undulator can optionally be replaced by having adjustable undulator magnets.
  • the undulator may have electromagnets.
  • the undulator is particularly controllable.
  • a wiggler can also be provided at the light source 2.
  • the light source 2 has an average power of 2.5 kW.
  • the pulse frequency of the light source 2 is 30 MHz. Each individual radiation pulse then carries an energy of 83 ⁇ . With a radiation pulse length of 100 fs, this corresponds to a radiation pulse power of 833 MW.
  • a repetition rate of the light source 2 can be in the kilohertz range, for example at 100 kHz, or in the lower megahertz range, for example at 3 MHz, in the middle megahertz range, for example at 30 MHz, in the upper megahertz range, for example at 300 MHz, or else in the gigahertz range, for example at 1 , 3 GHz, lie.
  • a Cartesian xyz coordinate system is used below.
  • the x-coordinate regularly tightens a bundle cross-section of the EUV illumination and imaging light 3 with the y-coordinate in these representations.
  • the imaging light is also referred to as illuminating light.
  • the z-direction runs regularly in the beam direction of the illumination and imaging light 3, in particular in the direction of the main beam of the illumination radiation.
  • the x-direction extends, for example in FIG. 2, vertically, ie perpendicular to building levels in which the system of the projection exposure systems Ii is accommodated.
  • FIG. 1 shows very schematically main components of one of the projection apparatuses II of the system.
  • the light source 2 mimics lighting and imaging light 3 in the form of a first EUV raw beam 4.
  • the raw beam 4 is present as a bundle with a Gaussian intensity profile, ie as a round cross-section bundle.
  • the EUV raw beam 4 has a very small divergence.
  • a beam-shaping optical system 6 serves to generate an EUV collective output beam 7 from the EUV raw beam 4. This is very strong in Fig. 1 schematically and in Fig. 2 is shown somewhat less schematically.
  • the EUV collection output beam 7 has a very small divergence.
  • the aspect ratio of the collection output beam 7 is set by the beam shaping optics 6 as a function of a number N of the projection exposure systems Ii to be supplied with the light source 2 within the system.
  • the x / y aspect ratio generated by the beam shaping optics 6 is, for example
  • the EUV collective output beam 7 has the shape of a homogeneously illuminated rectangle.
  • the aspect ratio contribution VN: 1 can still be multiplied by a desired target aspect ratio, for example with the aspect ratio of an object field to be illuminated.
  • the number ⁇ of the projection exposure apparatuses Ii can also be even greater and can be, for example, up to 20.
  • the EUV collective output beam has an x / y aspect ratio of ⁇ : 1. Again, this ratio can be multiplied by a desired desired aspect ratio.
  • FIG. 1 shows the further guidance of exactly one of these EUV individual output beams 9, namely the output beam 9i.
  • Output beams 9i which is also indicated schematically in FIG. 1, are fed to other projection exposure apparatuses Ii of the system.
  • the illumination and imaging light 3 is guided to an object field 11 of the projection exposure apparatus Ii in which a lithography mask 12 in the form of a reticle is arranged as an object to be projected.
  • the beam shaping optics 6 and the Auskoppeloptik 8 are components of a lighting system for the projection exposure system Ii.
  • the illumination system comprises a deflection optics 13, a coupling optics in the form of a focusing assembly 14 and a downstream illumination optics 15.
  • the illumination optics 15 includes a field facet mirror 16 and a PupiUnfacettenapt 17, whose function corresponds to that which is known from the prior art and are therefore shown in Fig. 1 only very schematically and without associated EUV beam path.
  • the field facets can in particular form secondary radiation sources.
  • the components which are arranged in the beam path of the illumination radiation 3 in front of the illumination optics 15, in particular in front of the coupling optics 14, are collectively referred to as the first optical subsystem or as the beam guiding optics 10.
  • the useful ray bundles of the illumination light 3 split into EUV ray bundles strike the pupil face facet mirror 17.
  • Pupil facets of the pupil facet mirror 17, not shown in FIG. 1 can be round .
  • Each of one of the field facets reflected beam tufts of Nutzstrahlungsbündels one of these Pupillenfacetten is assigned, so that in each case an acted facet pair with one of the field facets and one of the pupil facets an illumination channel or beam guiding channel for the associated beam of the useful radiation bundle pretends.
  • the channel-wise assignment of the pupil facets to the field facets takes place as a function of a desired illumination by the projection exposure apparatus Ii.
  • the illumination light 3 is thus guided sequentially for specifying individual illumination angles along the illumination channel via pairs from in each case one of the field facets and in each case one of the pupil facets.
  • the field facet mirrors are individually tilted.
  • the totality of the beam guiding channels, which results from the assignment of the pupil facets to the field facets, is also referred to as the illumination setting.
  • the field facets are introduced into the illumination or object field 11 in a reticle or object plane 18 in FIG. 1, likewise diagrammatically, via the pupil facet mirror 17 and, if appropriate, via a subsequent transmission optic comprising, for example, three EUV mirrors, not shown Projection optics 19 of the projection exposure system Ii trained.
  • an illumination angle distribution of the illumination of the object field 11 by the illumination optical system 15 results.
  • the mirrors of the transmission optics in front of the object field 11 can also be dispensed with, which leads to a corresponding increase in transmission of the projection exposure apparatus Ii for the useful radiation bundle.
  • the reticle 12 reflecting the useful ray bundle is arranged.
  • the reticle 12 is supported by a reticle holder 20 which is displaceable controlled by a reticle displacement drive 21.
  • the projection optical system 19 images the object field 11 into an image field 22 in an image plane 23.
  • a wafer 24 is disposed in the projection exposure, which carries a photosensitive layer which is exposed during the projection exposure with the projection exposure apparatus Ii.
  • the wafer 24 is supported by a wafer holder 25, which in turn is displaceable controlled by a wafer displacement drive 26.
  • both the reticle 12 and the wafer 24 in FIG. 1 are scanned synchronously in the x direction by corresponding activation of the reticle displacement drive 21 and the wafer displacement drive 26.
  • the wafer is scanned in the x direction during the projection exposure at a scan speed of typically 600 mm / s.
  • the output optics 8 has a plurality of Auskoppelaptn 3 I i, 31 2 , the EUV single output jets 9i, 9 2 , ... are assigned and these from the EUV collection - Disconnect output beam 7. 2 shows an arrangement of the coupling-out mirrors 31 such that the illumination light 3 is deflected by 90 ° with the coupling-out mirrors 31 during the coupling-out.
  • An embodiment is preferred in which the outcoupling mirrors 31 are operated under grazing incidence of the illumination light 3.
  • FIG. 2 shows a coupling-out optical system 8 with a total of four coupling-out mirrors 311 to 31 4 .
  • each of the EUV single output jets 9 has an x / y aspect ratio of 1 / N: 1.
  • the x / y aspect ratio is therefore 1: 2. This aspect ratio contribution can also be multiplied by the desired target aspect ratio.
  • This decoupling from the edge repeats itself through the following outcoupling mirrors 31i + i until the last remaining cross-sectional portion of the EUV collective output beam 7 is decoupled.
  • a separation takes place between the cross-sectional portions assigned to the EUV individual output beams 9i along separating lines 32 which are parallel to the y-axis, ie parallel to the shorter side of the x / y rectangular cross-section of the EUV group.
  • Output beam 7 run.
  • the separation of the EUV individual output beams 9i can be carried out such that in each case the cross-sectional portion, which is farthest from the optical component following in the beam path, is cut off. This facilitates inter alia the cooling of the coupling-out optics 8.
  • the deflecting optics 13 following the coupling-out optical system 8 in the beam path of the illumination light 3 serve, on the one hand, to deflect the EUV individual output beams 9 such that they each have a vertical beam direction after the deflecting optics 13, and, on the other hand, to adapt the x / y aspect ratio of the EUV Single output beams 9 to an x / y aspect ratio of 1: 1, as shown in Fig. 3 rightmost.
  • This aspect ratio contribution can also be multiplied by the desired target aspect ratio.
  • the above x / y aspect ratios are therefore aspect ratio contributions which, multiplied by a desired aspect ratio, for example the aspect ratio of a rectangular or arcuate object field, result in a desired actual aspect ratio.
  • the above x / y desired aspect ratios may be the aspect ratio of a first optical element of an illumination optical unit 15.
  • the above x / y desired aspect ratios may be the aspect ratio of the angles of the illumination light 3 at an intermediate focus 42 of an illumination optical system 15.
  • the EUV individual output beams 9 can run behind the deflection optics 13 in such a way that, if appropriate after passing through a focusing assembly 14, they impinge at an angle into the illumination optics 15, this angle allowing efficient folding of the illumination optics. Behind the deflection optics 13 of the EUV single output beam 9i at an angle of 0 ° to 10 ° to the vertical, at an angle of 10 ° to 20 ° to the vertical, or at an angle of 20 ° to 30 ° to the vertical.
  • the divergence of the EUV single output beam 9i after passing through the deflection optics is less than 10 mrad, in particular less than 1 mrad and in particular less than 100 ⁇ rad, that is, the
  • Angle between any two beams in the beam of the EUV single output beam 9i is less than 20 mrad, in particular less than 2 mrad and in particular less than 200 ⁇ rad.
  • the various optical assemblies of the system with the projection exposure systems Ii can be designed adaptive. It can therefore be specified centrally how many of the projection exposure systems Ii are to be supplied with which energy ratio with EUV single output jets 9i of the light source 2 and which bundle geometry should be present at each EUV single output beam 9 after passing through the respective deflection optics 13.
  • the EUV individual output beams 9i may differ in their intensity and also in their desired x / y aspect ratio.
  • the coupling optical system 14 transfers the respective EUV individual output beam 9i into an intermediate focus 42 of the beam guiding optical system 10.
  • the intermediate focus 42 is arranged at the location of a passage opening 43 for the illumination light 3.
  • the passage opening 43 can be embodied in a building ceiling of a building in which the system is accommodated with the projection exposure apparatuses Ii.
  • the building ceiling runs in a septfokusebene 44 of the beam guiding optics 10, which is also shown in FIG.
  • the passage opening 43 is also referred to as the input of the illumination optics 15, in particular as the input of a scanner 32.
  • the coupling optics 14 has an effective deflection angle for a central main beam CR of approximately 10 °. In another embodiment, the coupling optics 14 has an effective deflection angle for a central main beam CR, wherein the effective deflection angle is between ⁇ / 2 and 2 ⁇ , and ⁇ is the angle in the intermediate focus 42 between a central main beam and an edge beam.
  • the sine of ⁇ is also referred to as the numerical aperture (NA) of the radiation 3 in the intermediate focus 42.
  • the reticle 12 and the wafer 24 are initially provided. Subsequently, a structure on the reticle 12 is projected onto a photosensitive layer of the wafer 24 by means of the projection exposure apparatus Ii. By developing the photosensitive layer, a microstructure or nanostructure is produced on the wafer 24 and thus the micro- or nano-structured component, for example a semiconductor component in the form of a memory chip.
  • the beam-shaping optical unit 6 serves to form the collective output beam 7, which is also referred to as a transport beam, from the raw beam 4.
  • the collection output beam 7 is split by the extraction optics 8 into the single output beams%, which are guided to different scanners.
  • the transport jet can easily be transported over long distances. For this it is advantageous that the transport beam has a very small divergence. This is advantageous because the distance between the beam shaping optics 6 and the scanners, in particular the illumination optics 15 of the scanner, need not necessarily be known.
  • the beam shaping optics 6 In order to divide the transport beam easier on the scanner, it is advantageous if it does not have a Gaussian profile, as is usually the case for the raw beam 4, but has a substantially homogeneous intensity profile. This may, as previously described, be achieved by the beam shaping optics 6, in particular by means of reflection on free-form surfaces.
  • a collection output beam 7 having a homogeneous intensity profile makes it easier to evenly divide the collection output beam 7 into the different single output beams 9i. According to the invention, however, it was recognized that the homogeneity requirement is not absolutely necessary in order to achieve a dose stability of the individual scanners. Furthermore, it was recognized that the collection output beam 7 does not necessarily have to have a rectangular intensity profile.
  • the beam-shaping optical system 6 comprises mirrors whose reflection surfaces are not formed as free-form surfaces.
  • the coupling-out optics 8 and the deflection optics 13 comprise in particular exclusively mirrors which are exposed to the illumination radiation 3 in grazing incidence.
  • the deflection of the illumination radiation 3 by the total desired deflection angle is effected in particular by means of a plurality of reflections.
  • the total number of reflections in the coupling-out optical system 8 and the deflecting optics 13 is in particular at least 2, in particular at least 3, in particular at least 4.
  • the beam-shaping optical system 6 is arranged between the radiation source 2 and the coupling-out optical system 8, that is to say the optical component by means of which the collective output beam 7 is divided into individual output beams 9i.
  • the beam-shaping optical system 6 is in particular designed such that the raw beam 4 is enlarged in at least one direction perpendicular to the propagation direction.
  • the beam-shaping optical unit 6 is in particular designed such that the cross-section of the raw beam 4 is enlarged in at least one direction, in particular in two, obliquely, in particular mutually perpendicular directions.
  • the magnification scale is preferably in the range between see 1: 4 and 1:50, in particular at least 1: 6, in particular at least 1: 8, in particular at least 1:10.
  • the raw beam 4 At the entrance of the beam-shaping optical system 6, the raw beam 4 in particular has a cross section with a diameter in the range of 1 mm to 10 mm.
  • the collection output beam 7 At the output of the beam-shaping optical system 6, the collection output beam 7 in particular has a diameter in the range of 15 mm to 300 mm, in particular of at least 30 mm, in particular at least 50 mm.
  • the raw beam 4 At the input of the beam-shaping optical system 6, the raw beam 4 in particular has a divergence in the range of 25 ⁇ rad to 100 ⁇ rad.
  • the divergence of the collection output beam 7 At the output of the beam shaping optics 6, the divergence of the collection output beam 7 is in particular less than 10 ⁇ rad.
  • the beam-shaping optical system 6 is in particular telecentric. It comprises at least two optically active surfaces. These are preferably operated in grazing incidence.
  • the raw beam 4 is enlarged in two obliquely, in particular mutually perpendicular directions.
  • the beam-shaping optical system 6 comprises at least two groups each having at least two optically active surfaces, that is to say in particular at least four optically active surfaces.
  • the individual components of the projection exposure system 1, in particular its optical subsystems, in particular the scanners 32i, the coupling optics 14 and the components of a first optical subsystem arranged in the beam path in front of the coupling optics 14 each have folding geometries which can each be characterized by a single folding plane.
  • the aspects described below can also be applied to the case where one or more of the optical subsystems of the projection exposure system 1 have folding geometries with more than one folding plane by introducing an effective folding plane.
  • a first optical subsystem in particular the components arranged in the beam path in front of the coupling optics 14, relative to the following components, in particular relative to the scanner 32i, such that the folding planes of these Both optical subsystems enclose an angle of 90 ° with each other.
  • a rotary component 33 is indicated schematically in FIG. 3 by a rotary component 33 and the indicated, mutually rotated partial coordinate systems.
  • the rotary component 33 is not a constructive component, but rather a virtual construct introduced merely to illustrate the invention.
  • the folding planes of the two optical subsystems generally include an angle in the range of 45 ° to 135 °, in particular in the range of 80 ° to 100 ° with each other.
  • the radiation source 2 it is possible for the radiation source 2 to be arranged such that the main beam of the illumination radiation 3 emitted by it runs essentially perpendicular to a plane stretched apart by the scanning direction (x-direction) and the main beam direction in the region of the image field 22.
  • the principal ray of the illumination radiation 3 emitted by the radiation source 2, in particular the main ray of the collection output beam 7, includes in particular an angle in the range of 5 ° to 175 °, in particular in the range of 15 ° to 165 °, in particular in the range of 30 ° to 150 °, in particular in the range of 45 ° to 135 °, in particular in the range of 60 ° to 120 °, in particular in the range of 80 ° to 100 °, in particular of about 90 °, with this plane.
  • it can be selected such that the projection exposure system 1 has a total attenuation of at most 20%, in particular at most 10%, in particular at most 5%, in particular at most 1%.
  • the overall attenuation of the projection exposure system 1 can be minimized in particular by suitably setting the angle of rotation.
  • the rotation of the optical subsystems relative to one another takes place in this case, in particular, about an axis of rotation which coincides with the direction of the main beam CR in the region of the rotation.
  • the beam path of the illumination radiation 3 is thus not changed by the rotation of the optical subsystems to each other.
  • the angle of rotation b can in particular be chosen such that a polarization direction-dependent intensity difference, ie a maximum difference of the intensity of two measurements behind a linear polarizer of variable orientation, of the illumination radiation 3 in the area of the image field 22 is at most 50%, in particular at most 30%. >, in particular not more than 20%), in particular not more than 10%> of the total intensity.
  • the polarization direction-dependent intensity difference of the illumination radiation 3 in the region of the image field 22 can be minimized in particular. In other words, this means that the second and third components Si and S 2 of the Stokes vector of the illumination radiation 3 in the region of the image field 22 are correspondingly smaller than its first component So.
  • the illumination radiation 3 in the region of the image field 22 has a Stokes vector Sziid whose second and third components Si, S 2 each have at most 20%, in particular at most 10%, in particular at most 5%, in particular at most 3%, in particular at most 1 % of its amount
  • the first subsystem has a first folding geometry, which leads, in the case of a given polarization state of the illumination radiation 3 emitted by the radiation source 2, to a first diattenuation of the illumination radiation 3 which corresponds to that detected by the scanner 32; Diattenuation caused at least partially, in particular as fully compensated.
  • the rotation of the optical subsystems preferably takes place in the region between the deflection optics 13 and the coupling optics 14.
  • FIG. 4 shows by way of example the dependence of the NILS value, which represents a unitless measure for the edge steepness of the aerial image, of the object-side numerical aperture of the illumination optical unit 15 for illumination radiation 3 with different polarization states.
  • NILS stands for Normalized Intensity Logarithm Squared and describes the edge steepness of the aerial image.
  • the upper curve represents the case of illumination radiation 3 with tangential polarization, while the lower curve represents the case of illumination radiation 3 with radial polarization.
  • the middle curve represents the case of unpolarized illumination radiation 3 again.
  • An NILS value of 2 in the aerial image is considered necessary for a stable lithography process. Instead of unpolarized illumination radiation 3, it is also possible to use circularly polarized illumination radiation 3, since it does not differ in its imaging properties from unpolarized illumination radiation 3.
  • the Diattenuation the amount equal to 1, then only one of the two polarization components in the illumination radiation 3 is present. For certain structural orientations on the mask 12 in the reticle this corresponds to illumination radiation 3 with tangential polarization, for other structures, however, illumination radiation 3 with radial polarization. Since it is not clear a priori which structure orientations are present on the mask, or since all possible structural orientations can be present on the mask 12, the worst NILS value must be taken into account when designing the projection exposure system 1. In a diattenuation of ⁇ 1, therefore, the lower curve must be considered. For diatuation values between -1 and +1, there are curves in the range between the lower and the upper curve.
  • the average, solid curve can be viewed.
  • the numerical aperture After predetermining the numerical aperture, it is thus easy to read from FIG. 4 how large the total attenuation of the projection apparatus 1 may be at a maximum. For example, with a numerical aperture of 0.55, a total attenuation of about 40% would result in unacceptably low NILS values.
  • optical subsystems in particular the scanner 32; and the first optical subsystem, which is arranged in the beam path in front of the coupling optics 14, have in particular directions with absolute maximum attenuation, which angle in the range of 45 ° to 135 °, in particular in the range of 80 ° to 100 °, in particular approximately Enclose 90 ° with each other.
  • the maximum intensity difference of the illumination radiation 3 with different polarization directions in the area of the image field 22 of the projection exposure system 1 can also be reduced, in particular minimized, by controlling, in particular adapting, the polarization state of the illumination radiation 3 emitted by the radiation source 2 to the specified values become.
  • the polarization state of the illumination radiation 3 emitted by the radiation source 2 can be adjusted in particular to the folding geometry of the scanner 32; be adjusted.
  • the different scanners 32; of the projection exposure system 1 identical or at least similar folding geometries.
  • the diattenuation of the illumination radiation 3 caused by the individual scanners differs in particular at most by 10%, in particular at most 5%, in particular at most 3%, in particular at most 2%, in particular at most 1%.
  • the radiation source 2 designed as FEL emits illumination radiation 3 with elliptical polarization.
  • SFEL (1, cos2s cos2a, cos2s sin2a, sin2s) T , where ⁇ is the orientation of the ellipse and ⁇ is its shape, Specifically, their eccentricity indicates.
  • Such a polarization tion state of the illumination radiation 3 can be generated in a simple manner by means of a FEL with an elliptically polarizing undulator.
  • the undulator is particularly variable, that is controllable. He may have this particular electromagnets. For details of such an undulator reference is
  • the different alternatives in particular the adjustment of the polarization state of the radiation source 2 emitted illumination radiation 3 and the rotation of the optical subsystems relative to each other, in particular the rotation of the beam path of the illumination radiation 3 in front of the entrance of the scanner 32; arranged first optical subsystem and the subsequently arranged second optical subsystem in the form of the scanner 32i to combine with each other.
  • a desired value of a polarization state of the illumination radiation 3 emitted by the radiation source 2 can be determined as a function of an intended illumination setting and / or as a function of structures of the reticle 12 to be imaged. This value can then be adjusted by means of the controllable undulator. By emission of elliptically polarized illumination radiation 3, a predetermined maximum diurnal ratio can be maintained.

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Abstract

Ein optisches System für ein Projektionsbelichtungssystem (1) für die Mikrolithographie umfasst ein in Strahlungsrichtung vor einem Scanner (32i) angeordnetes erstes Teilsystem zum Verfügungstellen von Beleuchtungsstrahlung (3), wobei das Teilsystem derart an eine Faltungsgeometrie des Scanners (32i) angepasst ist, dass das optische System eine Gesamtdiattenuation aufweist, welche höchstens 20% beträgt.

Description

Optisches System
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 215 216.2 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein optisches System für ein Projektionsbelichtungssystem für die Mikro- lithographie. Die Erfindung betrifft außerdem ein Projektionsbelichtungssystem für die Mikro- lithographie mit einem derartigen optischen System. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements und ein verfahrensge- mäß hergestelltes Bauelement.
Eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie ist beispielsweise aus der DE 10 2013 223 935 AI und den darin aufgeführten Druckschriften bekannt. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches System für ein Projektionsbelichtungssystem für die Mikro lithographie zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein optisches System gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, ein im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung vor einem Scanner angeordnetes erstes optisches Teilsystem derart an eine Faltungsgeometrie des Scanners anzupassen, dass das optische System eine Gesamtdiattenuation aufweist, welche höchstens so groß ist, wie ein vorgegebener Grenzwert. Die Gesamtdiattenuation des optischen Systems beträgt insbesondere höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, insbesondere höchstens 5%, insbesondere höchstens 1%.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Kontrast, insbesondere die Kantensteilheit, eines Bildes einer abzubildenden Maske von der Orientierung der Maskenstrukturen sowie insbesondere vom Polarisationszustand der zur Projektion dieser Strukturen verwendeten Beleuchtungsstrah- lung abhängt. Da a priori nicht notwendigerweise klar ist, welche Orientierungen die Strukturen auf der abzubildenden Maske aufweisen, muss bei der Auslegung des Projektionsbelichtungssys- tems der prinzipiell mögliche, ungünstigste Fall betrachtet werden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass dies durch Vorgabe einer maximal erlaubten Gesamtdiattenuation möglich ist.
Ein Parameter, der die Veränderung der Polarisationseigenschaften von Strahlung bei Transmis- sion durch ein optisches System beschreibt, ist die Diattenuation. Unter Diattenuation d wird der relative Intensitätsunterschied der Intensitäten Ii, h der Beleuchtungsstrahlung zweier orthogonaler Polarisationsrichtungen nach Transmission durch ein optisches System verstanden, sofern die beiden Polarisationsrichtungen beim Eintritt in das optische System gleiche Intensitäten besaßen:
L +
Der Wert der Diattenuation kann von der Richtung der in ein optisches System einfallenden Strahlung, in einer Projektionslithographieanlage also von einer Pupillenkoordinate, abhängen. Weiterhin kann der Wert der Diattenuation auch vom Ort der in ein optisches System einfallen- den Strahlung, in einem Projektionsbelichtungsanlage also von einer Feldkoordinate abhängen. In diesen Fällen kann durch Mittelung der Diattenuationswerte ein einheitlicher Diattenuations- wert bestimmt werden.
Die Diattenuation als Differenz der Transmission für zwei orthogonale Polarisationsrichtungen hängt von der Wahl der dieser beiden Richtungen ab. Insbesondere existiert immer eine Wahl der Polarisationsrichtungen, bei denen die Differenz der Transmission gleich Null wird. Sofern die Differenz nicht für alle Polarisationsrichtungswahlen gleich Null ist, so existiert immer eine Richtung (bis auf Vielfache von 90° definiert), bei der die Diattenuation betragsmäßig maximal wird. Im Folgenden wird die Diattenuation für diese Wahl der beiden beteiligten Polarisations- richtungen, d.h. die maximale Diattenuation der Einfachheit halber als Diattenuation bezeichnet.
Weiter wurde erkannt, dass es bei der Reflexion der Beleuchtungsstrahlung an optischen Elementen, insbesondere an Spiegeln, aufgrund einer Polarisationsrichtungsabhängigkeit des Refle- xionsgrades zu einer Diattenuation d 0 kommt. Diese Polarisationsrichtungsabhängigkeit hängt von der Geometrie des Strahlengangs ab, also von den Einfalls- und Umlenkwinkeln der Strahlung an den einzelnen optischen Elementen, kann aber auch vom internen Aufbau optischer Schichten, die auf den optischen Elementen aufgebracht sind, abhängen. Der erste Beitrag ist in gewisser Hinsicht universell, während der zweite Beitrag durch die gewählte Auslegung einer solchen Schicht bestimmt ist. Weiter kann die Gesamtheit der optischen Elemente, insbesondere der Spiegel, eines optischen Systems durch dessen Faltungsgeometrie charakterisiert werden. Aus der Faltungsgeometrie des optischen Systems ergibt sich zusammen mit dem Polarisationszustand der Beleuchtungsstrahlung am Eingang desselben ein Näherungswert für die Diattenuation des optischen Systems. Für einen exakte Berechnung der Diattenuation müssten auch die verwendeten optischen Schichten auf den optischen Elementen bekannt sein, aber eine Bestimmung der Diattenuation nur über die Faltgeometrie erlaubt bereits eine erfinderische Verbesserung des Lithographieprozesses.
Für optische Systeme mit komplexer Faltungsgeometrie kann eine effektive Faltungsebene bestimmt werden, indem der dreidimensionale Verlauf eines Hauptstrahls durch das optische Sys- tem verfolgt wird. Die effektive Faltungsebene ergibt sich dann als bester Fit einer Ebene an den Hauptstrahlverlauf.
Formell kann der Zustand der Beleuchtungsstrahlung durch den sogenannten Stokes- Vektor S beziehungsweise den Jones- Vektor V beschrieben werden. Die Wirkungen eines optischen Sys- tems lassen sich hierbei durch Transfermatrizen charakterisieren. Die Transfermatrix für Stokes- Vektoren S wird als Müllermatrix M bezeichnet, das heißt Saus = MsystSein, wobei Saus den aus- gangsseitigen und Sein den eingangsseitigen Stokes- Vektor der Beleuchtungsstrahlung und Msyst die Müllermatrix des optischen Systems bezeichnet. Bei Verwendung des Jones-Formalismus tritt an die Stelle der Müller-Matrix M die sogenannte Jones-Matrix J als Transfermatrix.
Vollständig zirkulär polarisiertes Licht wird abgesehen von einer Normierung durch den Stokes- Vektor (1,0, 0, ± 1)T dargestellt. Es wurde erkannt, dass der Stokes- Vektor der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes vorzugsweise die folgende Form aufweist: Sßüdfeid = c (1 ,0, 0, 1)T + (l-c)(l,0, 0, -1)T = (1,0, 0, 2c - 1)T, mit c e [0; 1], wobei der Parameter c beliebig innerhalb des angegebenen Intervalls liegen darf. Schließlich wurde erkannt, dass die Auslegung der Scanner des Projektionsbelichtungssystems, insbesondere deren Faltungsgeometrie, in der Regel durch andere Aspekte als einen Polarisationseffekt eingeschränkt sind. Mit anderen Worten steht die Faltungsgeometrie der Scanner, wenn überhaupt, so nur sehr eingeschränkt für Anpassungen zur Beeinflussung der Gesamtdiat- tenuation des optischen Systems zur Verfügung. Vereinfacht ausgedrückt kann die Faltungsgeometrie des Scanners als vorgegeben angesehen werden. Ähnliches gilt für den Freiheitsgrad, den Aufbau optischer Schichten in einem Scanner anpassen zu können.
Andererseits ist es möglich, ein im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung vor dem jeweiligen Scanner angeordnetes optisches Teilsystem geeignet an die Teilungsgeometrie des Scanners anzupassen, um eine gewünschte Gesamtdiattenuation des optischen Systems zu erreichen.
Somit können auf einfache Weise die Abbildungseigenschaften des optischen Systems verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das erste optische Teilsystem eine erste Faltungsgeometrie auf, welche bei einem vorgegebenen Polarisationszustand der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung zu einer Diattenuation der Beleuchtungsstrahlung führt, welche die vom Scanner verursachte Diattenuation zumindest teilweise kompensiert.
Das erste optische Teilsystem weist vorzugsweise eine erste Faltungsgeometrie auf, welche komplementär zu der vom Scanner verursachten Diattenuation ist. Hierunter sei verstanden, dass die Gesamtdiattenuation des ersten optischen Teilsystems und des Scanners gleich Null ist oder zumindest ein Minimum aufweist. Die Intensitätstransmissionsfaktoren der Beleuchtungsstrah- lung für zwei orthogonale Polarisationsrichtungen, insbesondere zwei beliebige orthogonale Polarisationsrichtungen, sind mit anderen Worten am Ausgang des Scanners, insbesondere im Bildfeld desselben, im Wesentlichen identisch.
Das erste optische Teilsystem umfasst insbesondere die optischen Komponenten bis zum Ein- gang des Scanners. Das erste optische Teilsystem umfasst insbesondere eine Strahlformungsoptik. Es kann außerdem eine Strahlumlenkungsoptik umfassen. Es kann insbesondere auch die Strahlungsquelle umfassen. In letzterem Fall ist unter Diattenuation des ersten optischen Teilsys- tems direkt das Ergebnis der weiter oben angegebenen Formel als Funktion der Intensitäten II, 12 am Ausgang des ersten optischen Teilsystems zu verstehen, d.h., ohne die hier ggf. nicht anwendbare Bedingung, dass am Eingang des ersten optischen Teilsystems zwei Polarisationsrichtungen dieselbe Intensität besitzen.
Zusammengefasst werden die Bestandteile auch als Strahlführungsoptik, insbesondere zur Führung von Beleuchtungsstrahlung zum Eingang eines Scanners, bezeichnet. Details des ersten optischen Teilsystems, insbesondere die Anordnung dessen Komponenten relativ zueinander, wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Der Eingang des Scanners befindet sich insbesondere im Bereich eines Zwischenfokus der Beleuchtungsstrahlung. Dieser befindet sich im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung insbesondere vor einem facettierten Element, welches zur Erzeugung sekundärer Strahlungsquellen zur Beleuchtung eines Objektfeldes dient.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische System mindestens zwei optische Teilsysteme, welche um einen Drehwinkel b gegeneinander verdreht sind, wobei der Drehwinkel b derart gewählt ist, dass ein polarisationsrichtungsabhängiger Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlungen im Bereich des Bildfeldes höchstens 50% der Gesamtintensität beträgt. Der Drehwinkel ist insbesondere derart gewählt, dass der polarisationsrichtungsabhängi- ge Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes höchstens 30%, insbesondere höchstens 20%>, insbesondere höchstens 10%> der Gesamtintensität beträgt. Der Drehwinkel ist vorzugsweise derart gewählt, dass der polarisationsrichtungsabhängige Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes minimiert ist.
Unter dem polarisationsrichtungsabhängigen Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung ist hierbei der Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung zweier orthogonal zueinander orientierten Polarisationsrichtungen verstanden. Es kann sich insbesondere um die Intensität der Beleuchtungsstrahlung mit vertikaler und horizontaler Polarisierung und/oder mit einer Polarisie- rung parallel zur +45°- beziehungsweise -45°-Richtung handeln. Zirkular polarisierte Strahlung besitzt in diesem Sinne keine polarisationsrichtungsanhängigen Intensitätsunterschied. Zirkular polarisierte Strahlung besitzt nämlich, auch wenn sie vollständig polarisiert ist, keine Vorzugsrichtung, sondern höchstens einen Vorzugsdrehsinn. Der Drehwinkel b bezieht sich auf eine Drehung um eine durch die Hauptstrahlrichtung der Beleuchtungsstrahlung vorgegebene Drehachse.
Der Drehwinkel b kann insbesondere in Abhängigkeit vom Polarisationszustand der emittierten Beleuchtungsstrahlung ermittelt werden. Gemäß einer Variante weisen die beiden optischen Teilsysteme einen variablen Drehwinkel b, das heißt eine verstellbare Anordnung relativ zueinander, auf. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch geeignete Anordnung der beiden optischen Teilsysteme relativ zueinander der Kontrast, insbesondere die Kantensteilheit des Luftbildes, auf einfache Weise verbessert werden kann. Bei den optischen Teilsystemen handelt es sich insbesondere um ein erstes optisches Teilsystem gemäß der vorhergehenden Beschreibung, das heißt um ein erstes optisches Teilsystem, welches im Strahlengang vor dem Scanner, insbesondere vor dem Zwischenfokus der Beleuchtungsstrahlung, im Bereich des Eingangs des Scanners angeordnet ist. Beim zweiten optischen Teilsystem handelt es sich insbesondere um einen Scanner mit einer Beleuchtungsoptik und einer Projekti- onsoptik. Deren Details werden nachfolgend noch näher beschrieben. Der Scanner weist üblicherweise eine im Wesentlichen vorgegebene Faltungsgeometrie auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische System mindestens zwei optische Teilsysteme, welche zu zwei Faltungen des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung in zwei Faltungsebenen führen, wobei die Faltungsebenen einen Winkel im Bereich von 45° bis 135° miteinander einschließen. Die Faltungsebenen schließen insbesondere einen Winkel im Bereich von 80° bis 100°, insbesondere einen Winkel von etwa 90° miteinander ein. Anschaulich gesprochen bedeutet dies, dass das erste optische Teilsystem eine Faltungsebene aufweist, welche einen Winkel mit der Scanrichtung einschließt. Die effektive Faltungsebene des ersten opti- sehen Teilsystems schließt insbesondere einen Winkel im Bereich von 5° bis 175°, insbesondere im Bereich von 15° bis 165°, insbesondere im Bereich von 30° bis 150°, insbesondere im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere im Bereich von 60° bis 120°, insbesondere im Bereich von 80° bis 100°, insbesondere von etwa 90°, mit der Scanrichtung ein. Die Strahlungsquelle emittiert insbesondere Beleuchtungsstrahlung in einer Richtung, welche einen entsprechenden Winkel mit der durch die Scanrichtung und die Hauptstrahlrichtung im Bereich des Bildfeldes aufgespannten Ebene einschließt. Als Richtung der Beleuchtungsstrahlung am Ausgang der Strah- lungsquelle wird hierbei insbesondere die zentrale Richtung des von der Strahlungsquelle emittierten Rohstrahls verstanden. Sie kann mit der Richtung eines Zentralstrahls des von einer Strahlformungsoptik erzeugten Sammel- Ausgabestrahls übereinstimmen. Für den Sammel- Ausgabestrahl kann somit insbesondere ebenfalls gelten, dass er mit der Scanrichtung, insbesondere mit einer durch die Scanrichtung und die Hauptstrahlrichtung der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes aufgespannten Ebene einen Winkel im Bereich von 5° bis 175°, insbesondere im Bereich von 15° bis 165°, insbesondere im Bereich von 30° bis 150°, insbesondere im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere im Bereich von 60° bis 120°, insbesondere im Bereich von 80° bis 100°, insbesondere von etwa 90°, einschließt. Oftmals verlaufen sowohl der Ausgabe-Sammelstrahl als auch die Scanrichtung parallel zur Erdoberfläche, also senkrecht zur Gravitation. In diesem Fall sind die oben angegebenen Winkel direkt die Winkel zwischen der Richtung des Ausgabe-Sammelstrahls und der Scanrichtung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Projektionsbelichtungssystem für die Mikrolithographie zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Projektionsbelichtungssystem mit einem optischen System gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des optischen Systems. Das Projektionsbelichtungssystem weist insbesondere eine Gesamtdiattenuation auf, welche höchstens so groß ist wie ein vorgegebener Maximalwert. Das Projektionsbelichtungssystem weist insbesondere eine einstellbare Di- attenuation auf. Hierdurch kann insbesondere der Kontrast, insbesondere die Kantensteilheit des Luftbildes, verbessert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Projektionsbelichtungssystem einen Freie- Elektrodenlaser (FEL) als Strahlungsquelle. Der FEL emittiert insbesondere Beleuchtungsstrah- lung im EUV-Bereich, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 2 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 15 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 8 nm.
Der FEL erzeugt insbesondere vollständig polarisierte Beleuchtungsstrahlung. Die vom FEL emittierte Beleuchtungsstrahlung ist insbesondere zirkulär polarisiert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung emittiert der FEL elliptisch polarisiertes Licht. Er umfasst insbesondere einen elliptisch polarisierenden Undulator. Der FEL emittiert insbesondere elliptisch polarisierte Beleuchtungsstrahlung, wobei die Orientierung der Ellipse und/oder ihre Form, insbesondere ihre Exzentrizität, einstellbar ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine geeignete Auswahl beziehungsweise Einstellung des Polarisationszustandes der emittierten Beleuchtungsstrahlung in Abhängigkeit von der Diattenuation, insbesondere in Abhängigkeit von der Faltungsgeometrie, des Scanners und/oder der Strahlführungsoptik die Abweichung des vom Projektionsbelichtungssystem auf einer Bildebene erzeugten Strahlung von einer Summe aus links- und rechts zirkulär polarisierten Strahlung beeinflusst, insbesondere reduziert, insbesondere minimiert werden kann. Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass sich auch durch eine geeignete Einstellung der Parameter von elliptisch polarisierter Beleuchtungsstrahlung in Abhängigkeit von den Transmissionseigenschaften des Scanners, insbesondere in Abhängigkeit von der Diattenuation des Scanners, die Abbildungseigenschaften des Projektionsbelichtungssystems verbessert werden können. Besonders vorteilhaft an dieser Alternative ist, dass keine, insbesondere keine zusätzliche, Änderung an den optischen Komponenten des Projektionsbelichtungssystems - abgesehen von der Strahlungsquelle - notwendig ist.
Allgemein betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines FEL mit einem elliptisch polarisie- renden Undulator als Strahlungsquelle für ein Projektionsbelichtungssystem. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes einen Stokes- Vektor auf, dessen zweite und dritte Komponente jeweils höchstens 20% seines Betrags ausmachen. Die zweite und dritte Komponente des Stokes- Vektors der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes machen insbesondere jeweils höchstens 10%, insbesondere höchstens 5%, insbesondere höchstens 3%, insbesondere höchstens 1% seines Betrags aus. Vorzugsweise sind die zweite und dritte Komponente des Stokes- Vektors der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Bildfeldes identisch Null.
Dies führt zu einem besonders guten Kontrast, insbesondere einer besonders hohen Kantensteil- heit des Luftbildes, insbesondere unabhängig von der Orientierung der abzubildenden Strukturen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch Bereitstellung eines optischen Systems gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des optischen Systems.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zur Beleuchtung eines Retikels mit Beleuchtungsstrah- lung zunächst ein Sollwert eines Polarisationszustandes der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung in Abhängigkeit eines vorgegebenen Beleuchtungssettings und/oder in Abhängigkeit von abzubildenden Strukturen des Retikels bestimmt. Der Sollwert des Polarisationszustandes kann sodann mittels eines steuerbaren Undulators eingestellt werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine vorgegebene maximale Diattenuation vorgehalten wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Strahlungsquelle elliptisch polarisierte Beleuchtungsstrahlung mit einer vorgegebenen Orientierung der Ellipse und/oder einer vorgegebenen Form, insbesondere einer vorgegebenen Exzentrizität, emittiert.
Der Sollwert des Polarisationszustandes der von der Strahlungsquelle, insbesondere in Form eines FEL, emittierten Beleuchtungsstrahlung kann insbesondere auf einfache Weise mittels eines steuerbaren, das heißt variablen, Undulators eingestellt werden. Der Undulator weist insbesondere steuerbare und/oder verlagerbare Magnete, insbesondere Elektromagnete, auf. Mittels des variablen Undulators sind insbesondere verschiedene elliptische Polarisationszustände der Beleuchtungsstrahlung, insbesondere beliebige Polarisationszustände derselben, einstellbar.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mikro- oder nanostrukturiertes Bauele- ment zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement, welches nach dem vorhergehend beschriebenen Verfahren hergestellt wird, gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des optischen Systems.
Weitere Vorteile, Details und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-
Proj ektionslithographie,
Fig. 2 ebenfalls schematisch einen führenden Abschnitt eines EUV- Strahlengangs für ein Projektionsbelichtungssystem mit mehreren Projektionsbelichtungsanlagen nach Fig. 1, ausgehend von einer EUV-Strahlungsquelle zur Erzeugung eines EUV-Rohstrahls bis nach einer Auskoppeloptik zur Erzeugung mehrerer EUV- Einzel- Ausgabestrahlen auf einem EUV-Sammel- Ausgabestrahl,
Fig. 3 eine ebenfalls schematische alternative Darstellung eines Ausschnitts des Projek- tionsbelichtungssystems mit dem Strahlengang von der Strahlungsquelle in Form eines FEL bis hin zu einem in einem Bildfeld angeordneten Wafer, und
Fig. 4 eine exemplarische Darstellung der Abhängigkeit des sogenannten NILS-Werts
(normalized intensity log-squared-Wert) als Maß für die Kantensteilheit des Luftbildes in Abhängigkeit von der numerischen Apertur der Beleuchtung des Retikels für Beleuchtungsstrahlung mit unterschiedlichen Polarisationszuständen. Im Folgenden werden zunächst der allgemeine Aufbau und die Bestandteile eines Projektionsbe- lichtungssystems 1 mit mehreren Projektionsbelichtungsanlagen Ii beschrieben. Für eine genauere Beschreibung eines derartigen Projektionsbelichtungssystems 1 und dessen Bestandteile sei auf die DE 10 2013 223 935 AI und die WO 2015/078 776 AI verwiesen, die hiermit vollstän- dig als Bestandteil der vorliegenden Erfindung in die vorliegende Anmeldung integriert ist.
Eine Projektionsbelichtungsanlage Ii für die Mikro lithographie ist Teil eines Systems aus mehreren Projektionsbelichtungsanlagen, von denen in der Fig. 1 eine der Projektionsbelichtungsanlagen Ii dargestellt ist. Die Projektionsbelichtungsanlage Ii dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine für alle Projektionsbelichtungsanlagen Ii des System gemeinsame Licht- bzw. Strahlungsquelle 2 emittiert EUV-Strahlung im Wellenlängebereich beispielsweise zwischen 2 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 15 nm. Die Lichtquelle 2 ist als Freie-Elektronen-Laser (FEL) ausgeführt. Es handelt sich dabei um eine Synchrotronstrahlungsquelle bzw. um eine synchrotron-strahlungsbasierte Lichtquelle, die kohärente Strahlung mit sehr hoher Brillanz erzeugt. Vorveröffentlichungen, in denen derartige FEL beschrieben sind, sind in der WO 2009/121 438 AI angegeben. Eine Lichtquelle 2, die beispielsweise zum Einsatz kommen kann, ist beschrieben in der US 2007/0152171 AI und in der DE 103 58 225 B3. Die Lichtquelle 2 hat in einem Rohstrahl einen ursprünglichen Lichtleitwert, der kleiner ist als
0,1 mm2. Beim Lichtleitwert handelt es sich um das kleinste Volumen eines Phasenraums, der 90 % der Lichtenergie einer Emission einer Lichtquelle enthält. Hierzu entsprechende Definitionen des Lichtleitwertes finden sich in der EP 1 072 957 A2 und der US 6 198 793 Bl, in denen angegeben ist, dass der Lichtleitwert durch Multiplikation der Beleuchtungsdaten x, y und NA2 erhal- ten ist, wobei x und y die Felddimensionen sind, die ein beleuchtetes Beleuchtungsfeld aufspannen und NA die numerische Apertur der Feldbeleuchtung. Auch noch kleinere Lichtleitwerte der Lichtquelle als 0,1 mm2 sind möglich, beispielsweise ein Lichtleitwert kleiner als 0,01 mm2.
Die EUV-Lichtquelle 2 hat eine Elektronenstrahl- Versorgungseinrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahls und eine EUV-Generationseinrichtung. Letztere wird über die Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung mit dem Elektronenstrahl versorgt. Die EUV- Generationseinrichtung ist als Undulator ausgeführt. Der Undulator kann optional durch Verla- gerung verstellbare Undulatormagnete aufweisen. Der Undulator kann Elektromagnete aufweisen. Der Undulator ist insbesondere steuerbar. Auch ein Wiggler kann bei der Lichtquelle 2 vorgesehen sein. Die Lichtquelle 2 hat eine mittlere Leistung von 2,5 kW. Die Pulsfrequenz der Lichtquelle 2 beträgt 30 MHz. Jeder einzelne Strahlungsimpuls trägt dann eine Energie von 83 μΐ. Bei einer Strahlungsimpulslänge von 100 fs entspricht dies einer Strahlungsimpulsleistung von 833 MW.
Eine Repetitionsrate der Lichtquelle 2 kann im Kilohertzbereich, beispielsweise bei 100 kHz, oder im niedrigeren Megahertzbereich, beispielsweise bei 3 MHz, im mittleren Megahertzbereich, beispielsweise bei 30 MHz, im oberen Megahertzbereich, beispielsweise bei 300 MHz, oder auch im Gigaherzbereich, beispielsweise bei 1,3 GHz, liegen.
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz- Koordinatensystem verwendet. Die x- Koordinate spannt mit der y- Koordinate bei diesen Darstellungen regelmäßig einen Bündelquerschnitt des EUV-Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3 auf. Das Abbildungslicht wird auch als Beleuchtungslicht bezeichnet. Die z-Richtung verläuft regelmäßig in der Strahlrichtung des Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3, insbesondere in Richtung des Hauptstrahls der Beleuchtungsstrahlung. Die x-Richtung verläuft zum Beispiel in der Fig. 2 vertikal, also senkrecht zu Gebäudeebenen, in denen das System der Projektionsbe- lichtungsanlagen Ii untergebracht ist.
Fig. 1 zeigt stark schematisch Hauptkomponenten einer der Projektionsbehchtungsanlagen Ii des Systems.
Die Lichtquelle 2 imitiert Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 in Form zunächst eines EUV- Rohstrahls 4. In der Regel liegt der Rohstrahl 4 als Bündel mit einem gauß förmigen Intensitätsprofil vor, also als im Querschnitt rundes Bündel. Der EUV-Rohstrahl 4 hat eine sehr kleine Divergenz.
Eine Strahlformungsoptik 6 (vgl. Fig. 1) dient zur Erzeugung eines EUV-Sammel- Ausgabestrahls 7 aus dem EUV-Rohstrahl 4. Dies ist in der Fig. 1 sehr stark schematisch und in der Fig. 2 etwas weniger stark schematisch dargestellt. Der EUV-Sammel- Ausgabestrahl 7 hat eine sehr kleine Divergenz. Das Aspektverhältnis des Sammel- Ausgabestrahls 7 wird von der Strahlformungsoptik 6 abhängig von einer Anzahl N der innerhalb des Systems mit der Lichtquelle 2 zu versorgenden Projektionsbelichtungsanlagen Ii vorgegeben. Das x/y- Aspektverhältnis, das durch die Strahlformungsoptik 6 erzeugt wird, beträgt zum Beispiel
N : 1 , wobei ein rechteckiges Strahlprofil des Beleuchtungslichts 3 resultiert. Der EUV- Sammel- Ausgabestrahl 7 hat die Form eines homogen ausgeleuchteten Rechtecks. Der Aspektverhältnisbeitrag VN : 1 kann noch mit einem gewünschten Soll- Aspektverhältnis multipliziert werden, zum Beispiel mit dem Aspektverhältnis eines zu beleuchtenden Objektfeldes.
Fig. 2 deutet eine Systemauslegung mit Ν = 4 an, bei der die Lichtquelle 2 also vier Projektionsbelichtungsanlagen nach Art der Projektionsbelichtungsanlage Ii nach Fig. 1 mit dem Beleuchtungslicht 3 versorgt. Für Ν = 4 beträgt das x/y- Aspektverhältnis des EUV-Sammel- Ausgabestrahls 7 2:1. Die Anzahl Ν der Projektionsbelichtungsanlagen Ii kann auch noch größer sein und kann beispielsweise bis zu 20 betragen.
Bei einer alternativen Systemauslegung hat der EUV-Sammel- Ausgabestrahl ein x/y- Aspektverhältnis von Ν: 1. Auch dieses Verhältnis kann noch mit einem gewünschten Soll- Aspektverhältnis multipliziert werden.
Eine Auskoppeloptik 8 (vgl. Fig. 1 und 2) dient zur Erzeugung von mehreren, nämlich von Ν, EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i bis 9N (i = 1,... N) aus dem EUV-Sammel- Ausgabestrahl 7.
Die Fig. 1 zeigt die weitere Führung genau eines dieser EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9, nämlich des Ausgabestrahls 9i. Die anderen, von der Auskoppeloptik 8 erzeugten EUV-Einzel-
Ausgabestrahlen 9i, die in der Fig. 1 ebenfalls schematisch angedeutet ist, werden anderen Projektionsbelichtungsanlagen Ii des Systems zugeführt.
Nach der Auskoppeloptik 8 wird das Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 hin zu einem Objekt- feld 11 der Projektionsbelichtungsanlage Ii geführt, in dem eine Lithografiemaske 12 in Form eines Retikels als zu projizierendes Objekt angeordnet ist. Die Strahlformungsoptik 6 und die Auskoppeloptik 8 sind Bestandteile eines Beleuchtungssystems für die Projektionsbelichtungs- anlage Ii.
Das Beleuchtungssystem umfasst außerdem in der Reihenfolge des Strahlengangs für das Be- leuchtungslicht 3, also für den EUV-Einzel- Ausgabestrahl % eine Umlenkoptik 13, eine Einkoppeloptik in Form einer Fokussier-Baugruppe 14 und eine nachgeschaltete Beleuchtungsoptik 15. Die Beleuchtungsoptik 15 beinhaltet einen Feldfacettenspiegel 16 und einen PupiUenfacettenspiegel 17, deren Funktion derjenigen entspricht, die aus dem Stand der Technik bekannt ist und die daher in der Fig. 1 lediglich äußerst schematisch und ohne zugehörigen EUV- Strahlengang dargestellt sind. Die Feldfacetten können insbesondere sekundäre Strahlungsquellen bilden.
Die Komponenten, welche im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 3 vor der Beleuchtungsoptik 15, insbesondere vor der Einkoppeloptik 14, angeordnet sind, werden zusammenfassend auch als erstes optisches Teilsystem oder als Strahlführungsoptik 10 bezeichnet.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 16 trifft das in EUV-Strahlbüschel, die einzelnen, nicht dargestellten Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 16 zugeordnet sind, aufgeteilte Nutzstrahlungsbündel des Beleuchtungslichts 3 auf den PupiUenfacettenspiegel 17. In der Fig. 1 nicht dar- gestellte Pupillenfacetten des PupiUenfacettenspiegels 17 können rund sein. Jedem von einer der Feldfacetten reflektierten Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels ist eine dieser Pupillenfacetten zugeordnet, so dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten und einer der Pupillenfacetten einen Ausleuchtungskanal bzw. Strahlführungskanal für das zugehörige Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels vorgibt. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfa- cetten zu den Feldfacetten erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Pro- jektionsbelichtungsanlage Ii. Das Beleuchtungslicht 3 ist also zur Vorgabe individueller Beleuchtungswinkel längs des Ausleuchtungskanals sequentiell über Paare aus jeweils einer der Feldfacetten und jeweils einer der Pupillenfacette geführt. Zur Ansteuerung jeweils vorgegebener Pupillenfacetten werden die Feldfacettenspiegel jeweils individuell verkippt. Die Gesamtheit der Strahlführungskanäle, welche sich aus der Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten ergibt, wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Über den Pupillenfacettenspiegel 17 und ggf. über eine nachfolgende, aus zum Beispiel drei nicht dargestellten EUV-Spiegeln bestehende Übertragungsoptik werden die Feldfacetten in das Beleuchtungs- bzw. Objektfeld 11 in einer Retikel- bzw. Objektebene 18 einer in der Fig. 1 ebenfalls schematisch dargestellten Projektionsoptik 19 der Projektionsbelichtungsanlage Ii ab- gebildet.
Aus den einzelnen Beleuchtungswinkeln, die über alle Ausleuchtungskanäle über eine Beleuchtung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 16 herbeigeführt werden, ergibt sich eine Beleuchtungswinkelverteilung der Beleuchtung des Objektfeldes 11 durch die Beleuchtungsoptik 15.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 15, insbesondere bei einer geeigneten Lage einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 19, kann auf die Spiegel der Übertragungsoptik vor dem Objektfeld 11 auch verzichtet werden, was zu einer entsprechenden Transmissionserhöhung der Projektionsbelichtungsanlage Ii für das Nutzstrahlungsbündel führt.
In der Objektebene 18 im Bereich des Objektfeldes 11 ist das das Nutzstrahlungsbündel reflektierende Retikel 12 angeordnet. Das Retikel 12 wird von einem Retikelhalter 20 getragen, der über einen Retikelverlagerungsantrieb 21 angesteuert verlagerbar ist.
Die Projektionsoptik 19 bildet das Objektfeld 11 in ein Bildfeld 22 in einer Bildebene 23 ab. In dieser Bildebene 23 ist bei der Projektionsbelichtung ein Wafer 24 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage Ii belichtet wird. Der Wafer 24 wird von einem Waferhalter 25 getragen, der wiede- rum über einen Waferverlagerungsantrieb 26 gesteuert verlagerbar ist.
Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 12 als auch der Wafer 24 in der Fig. 1 in x-Richtung durch entsprechende Ansteuerung des Retikelverlagerungsantriebs 21 und des Waferverlagerungsantriebs 26 synchronisiert gescannt. Der Wafer wird während der Projekti- onsbelichtung mit einer Scangeschwindigkeit von typisch 600 mm/s in der x-Richtung gescannt. Für weitere Details der Strahlformungsoptik 6, der Auskoppeloptik 8, der Umlenkoptik 13 und der Einkoppeloptik 14 wird auf die DE 10 2013 223 935 AI und die WO 2015/078 776 AI verwiesen. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Auskoppeloptik 8 zur Erzeugung der EUV-Einzel-
Ausgabestrahlen 9 aus dem EUV-Sammel- Ausgabestrahl 7. Die Auskoppeloptik 8 hat eine Mehrzahl von Auskoppelspiegeln 3 I i, 312, die den EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i, 92, ... zugeordnet sind und diese aus dem EUV-Sammel- Ausgabestrahl 7 auskoppeln. Fig. 2 zeigt eine Anordnung der Auskoppelspiegel 31 derart, dass das Beleuchtungslicht 3 bei der Auskopplung um 90° mit den Auskoppelspiegeln 31 umgelenkt wird. Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der die Auskoppelspiegel 31 unter streifendem Einfall des Beleuchtungslichts 3 betrieben werden.
Fig. 2 zeigt eine Auskoppeloptik 8 mit insgesamt vier Auskoppelspiegeln 311 bis 314. Auch eine andere Anzahl N der Auskoppelspiegel 31 ist möglich, je nach der Anzahl N der mit der Licht- quelle 2 zu versorgenden Projektionsbelichtungsanlagen Ii, beispielsweise N = 2 oder N > 4, insbesondere N > 8.
Nach der Auskopplung hat jeder der EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9 ein x/y- Aspektverhältnis von 1/ N : 1. In der zweiten Querschnittsdarstellung von rechts in der Fig. 3 ist einer der EUV- Einzel- Ausgabestrahlen 9 mit diesem Aspektverhältnis dargestellt. Für den Fall Ν = 4 beträgt das x/y- Aspektverhältnis also 1 :2. Auch dieser Aspektverhältnisbeitrag kann noch mit dem gewünschten Soll- Aspektverhältnis multipliziert werden.
Die Auskoppelspiegel 31 i (i = 1, 2, ...) sind im Strahlengang des EUV-Sammel- Ausgabestrahls 7 versetzt hintereinander so in Strahlrichtung des EUV-Sammel- Ausgabestrahls 7 angeordnet, dass der jeweils nächste Auskoppelspiegel 3 Ii einen randseitigen Querschnittsanteil des EUV- Sammel- Ausgabestrahls 7 reflektiert und dadurch diesen Querschnittsanteil als EUV-Einzel- Ausgabestrahl 9i aus dem verbleibenden und an diesem Auskoppelspiegel 3 Ii vorbeifliegenden EUV-Sammel- Ausgabestrahl 7 auskoppelt. Dieses Auskoppeln vom Rand her wiederholt sich durch die folgenden Auskoppelspiegel 31i+i, bis der letzte noch verbleibende Querschnittsanteil des EUV-Sammel- Ausgabestrahls 7 ausgekoppelt ist. Im Querschnitt des EUV-Sammel- Ausgabestrahls 7 erfolgt eine Trennung zwischen den den EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i zugeordneten Querschnittsanteilen längs Trennlinien 32, die parallel zur y- Achse, also parallel zur kürzeren Seite des x/y-Rechteckquerschnitts des EUV- Sammel- Ausgabestrahls 7 verlaufen. Die Trennung der EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i kann derart erfolgen, dass jeweils der Querschnittsanteil, der am weitesten von der im Strahlengang nächstfolgenden optischen Komponente entfernt ist, abgeschnitten wird. Dieses erleichtert unter anderem die Kühlung der Auskoppeloptik 8.
Die der Auskoppeloptik 8 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachfolgende Umlenkoptik 13 dient einerseits zum Umlenken der EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9 so, dass diese nach der Umlenkoptik 13 jeweils eine vertikale Strahlrichtung haben, und andererseits zur Anpassung des x/y- Aspektverhältnisses der EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9 auf ein x/y- Aspektverhältnis von 1 : 1, wie in der Fig. 3 ganz rechts dargestellt. Auch dieser Aspektverhältnisbeitrag kann noch mit dem gewünschten Soll- Aspektverhältnis multipliziert werden. Bei den vorstehenden x/y- Aspektverhältnissen, handelt es sich also um Aspektverhältnisbeiträge, die, multipliziert mit einem Soll- Aspektverhältnis, zum Beispiel dem Aspektverhältnis eines rechteckigen oder bogenförmigen Objektfeldes, ein gewünschtes Ist- Aspektverhältnis ergeben. Es kann sich bei den vorstehenden x/y-Soll- Aspektverhältnissen um das Aspektverhältnis eines ersten optischen Elements einer Beleuchtungsoptik 15 handeln. Es kann sich bei den vorstehenden x/y-Soll- Aspektverhältnissen um das Aspektverhältnis der Winkel des Beleuchtungslichts 3 an einem Zwischenfokus 42 einer Beleuchtungsoptik 15 handeln.
Für den Fall, dass nach der Auskoppeloptik 8 bereits ein vertikaler Strahlengang der EUV- Einzel- Ausgabestrahlen 9 vorliegt, kann auf eine umlenkende Wirkung der Umlenkoptik 13 ver- ziehtet werden und es genügt die Anpassungswirkung in Bezug auf das x/y- Aspektverhältnis der EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9.
Die EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9 können hinter der Umlenkoptik 13 derart verlaufen, dass sie, gegebenenfalls nach Durchlaufen einer Fokussier-Baugruppe 14, unter einem Winkel in die Be- leuchtungsoptik 15 treffen, wobei dieser Winkel eine effiziente Faltung der Beleuchtungsoptik erlaubt. Hinter der Umlenkoptik 13 kann der EUV-Einzel- Ausgabestrahl 9i in einem Winkel von 0° bis 10° zur Senkrechten, in einem Winkel von 10° bis 20° zur Senkrechten, oder in einem Winkel von 20° bis 30° zur Senkrechten verlaufen.
Die Divergenz des EUV-Einzel- Ausgabestrahls 9i nach Durchlaufen der Umlenkoptik ist kleiner als 10 mrad, insbesondere kleiner als 1 mrad und insbesondere kleiner als 100 μrad, d.h., der
Winkel zwischen zwei beliebigen Strahlen im Strahlenbündel des EUV-Einzel- Ausgabestrahls 9i ist kleiner als 20 mrad, insbesondere kleiner als 2 mrad und insbesondere kleiner als 200 μrad. Dies ist für die im folgenden beschriebenen Varianten erfüllt. Die verschiedenen optischen Baugruppen des Systems mit den Projektionsbelichtungsanlagen Ii können adaptiv ausgeführt sein. Es kann also zentral vorgegeben werden, wie viele der Projektionsbelichtungsanlagen Ii mit welchem energetischen Verhältnis mit EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i von der Lichtquelle 2 versorgt werden sollen und welche Bündelgeometrie bei jeweiligen EUV-Einzel- Ausgabestrahl 9 nach Durchlaufen der jeweiligen Umlenkoptik 13 vorliegen soll. Je nach Vorgabewerten können sich die EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i in ihrer Intensität und auch in ihrem Soll- x/y- Aspektverhältnis unterscheiden. Insbesondere ist es möglich, durch adaptive Einstellung der Auskoppelspiegel 3 Ii die energetischen Verhältnisse der EUV-Einzel- Ausgabestrahlen 9i zu verändern, und durch adaptive Einstellung der Umlenkoptik 13 die Größe und das Aspektverhältnis des EUV-Einzel- Ausgabestrahls 9i nach Durchlaufen der Umlenkoptik 13 unverändert zu halten.
Die Einkoppeloptik 14 überführt den jeweiligen EUV-Einzel- Ausgabestrahl 9i in einen Zwischenfokus 42 der Strahlführungsoptik 10. Der Zwischenfokus 42 ist am Ort einer Durchtrittsöffnung 43 für das Beleuchtungslicht 3 angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 43 kann in einer Ge- bäudedecke eines Gebäudes ausgeführt sein, in dem das System mit den Projektionsbelichtungsanlagen Ii untergebracht ist. Die Gebäudedecke verläuft in einer Zwischenfokusebene 44 der Strahlführungsoptik 10, die auch in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Durchtrittsöffnung 43 wird auch als Eingang der Beleuchtungsoptik 15, insbesondere als Eingang eines Scanners 32, bezeichnet.
Die Einkoppeloptik 14 hat einen effektiven Umlenkwinkel für einen zentralen Hauptstrahl CR von etwa 10°. In einer anderen Ausgestaltung hat die Einkoppeloptik 14 einen effektiven Umlenkwinkel für einen zentralen Hauptstrahl CR, wobei der effektive Umlenkwinkel zwischen δ/2 und 2δ liegt, und δ der Winkel im Zwischenfokus 42 zwischen einem zentralen Hauptstrahl und einem Rand- strahl ist. Der Sinus von δ wird auch als numerische Apertur (NA) der Strahlung 3 im Zwischenfokus 42 bezeichnet.
Bei der Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils mit der Projektionsbelich- tungsanlage Ii werden zunächst das Retikel 12 und der Wafer 24 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 12 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 24 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage Ii projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 24 und somit das mikro- oder nano- strukturierte Bauteil hergestellt, beispielsweise ein Halbleiterbauelement in Form eines Speicherchips.
Im Folgenden werden weitere Aspekte der Projektionsbelichtungsanlage Ii, insbesondere der Strahlformungsoptik 6 beschrieben.
Allgemein dient die Strahlformungsoptik 6 dazu, aus dem Rohstrahl 4 den Sammel- Ausgabestrahl 7, welcher auch als Transportstrahl bezeichnet wird, zu formen. Der Sammel- Ausgabestrahl 7 wird von der Auskoppeloptik 8 in die Einzel- Ausgabestrahlen % welche zu unterschiedlichen Scannern geführt werden, aufgeteilt.
Der Transportstrahl kann leicht über große Distanzen transportiert werden. Hierfür ist es von Vorteil, dass der Transportstrahl eine sehr kleine Divergenz aufweist. Dies ist vorteilhaft, da der Abstand zwischen der Strahlformungsoptik 6 und den Scannern, insbesondere den Beleuchtungsoptiken 15 der Scanner, nicht notwendigerweise bekannt sein muss.
Um den Transportstrahl leichter auf die Scanner aufteilen zu können, ist es von Vorteil, wenn er kein gauß förmiges Profil, wie es üblicherweise für den Rohstrahl 4 der Fall ist, sondern ein im Wesentlichen homogenes Intensitätsprofil aufweist. Dies kann, wie vorgehend beschrieben, durch die Strahlformungsoptik 6, insbesondere mittels Reflexion an Freiformflächen, erreicht werden.
Ein Sammel- Ausgabestrahl 7 mit einem homogenen Intensitätsprofil erleichtert es, den Sammel- Ausgabestrahl 7 gleichmäßig in die unterschiedlichen Einzel- Ausgabestrahlen 9i aufzuteilen. Erfindungsgemäß wurde jedoch erkannt, dass die Homogenitätsanforderung nicht zwingend notwendig ist, um eine Dosisstabilität der Einzelscanner zu erreichen. Weiterhin wurde erkannt, dass der Sammel- Ausgabestrahl 7 nicht notwendigerweise ein rechteckiges Intensitätsprofil aufweisen muss.
Gemäß einer Variante umfasst die Strahlformungsoptik 6 Spiegel, deren Reflexionsflächen nicht als Freiformflächen ausgebildet sind. Es ist insbesondere möglich, die Strahlformungsoptik 6 derart auszubilden, dass sie ausschließlich Spiegel umfasst, deren Reflexions flächen nicht als Freiformflächen ausgebildet sind.
Die Auskoppeloptik 8 und die Umlenkoptik 13 umfassen insbesondere ausschließlich Spiegel, welche in streifendem Einfall mit der Beleuchtungsstrahlung 3 beaufschlagt werden. Die Um- lenkung der Beleuchtungsstrahlung 3 um den insgesamt gewünschten Umlenkwinkel geschieht insbesondere mit Hilfe einer Mehrzahl von Reflexionen. Die Gesamtzahl der Reflexionen in der Auskoppeloptik 8 und der Umlenkoptik 13 beträgt insbesondere mindestens 2, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 4.
Die Strahlformungsoptik 6 ist zwischen der Strahlungsquelle 2 und der Auskoppeloptik 8, das heißt dem optischen Bauelement, mittels welchem der Sammel- Ausgabestrahl 7 in Einzel- Ausgabestrahlen 9i aufgeteilt wird, angeordnet.
Die Strahlformungsoptik 6 ist insbesondere derart ausgebildet, dass der Rohstrahl 4 in mindestens einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung vergrößert wird. Die Strahlformungsoptik 6 ist insbesondere derart ausgebildet, dass der Querschnitt des Rohstrahls 4 in mindestens einer Richtung, insbesondere in zwei, schräg, insbesondere senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen vergrößert wird. Der Vergrößerungsmaßstab liegt vorzugsweise im Bereich zwi- sehen 1 :4 und 1 :50, insbesondere bei mindestens 1 :6, insbesondere bei mindestens 1 :8, insbesondere mindestens 1 : 10.
Am Eingang der Strahlformungsoptik 6 weist der Rohstrahl 4 insbesondere einen Querschnitt mit einem Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 10 mm auf. Am Ausgang der Strahlformungsoptik 6 weist der Sammel- Ausgabestrahl 7 insbesondere einen Durchmesser im Bereich von 15 mm bis 300 mm, insbesondere von mindestens 30 mm, insbesondere mindestens 50 mm auf. Am Eingang der Strahlformungsoptik 6 weist der Rohstrahl 4 insbesondere eine Divergenz im Bereich von 25 μrad bis 100 μrad auf. Am Ausgang der Strahlformungsoptik 6 ist die Divergenz des Sammel- Ausgabestrahls 7 insbesondere kleiner als 10 μrad.
Die Strahlformungsoptik 6 ist insbesondere telezentrisch. Sie umfasst mindestens zwei optisch wirksame Flächen. Diese werden vorzugsweise in streifendem Einfall betrieben.
Vorzugsweise wird der Rohstrahl 4 in zwei schräg, insbesondere senkrecht aufeinander stehenden Richtungen vergrößert. In diesem Fall umfasst die Strahlformungsoptik 6 mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens zwei optisch wirksamen Flächen, das heißt insbesondere min- destens vier optisch wirksamen Flächen.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 weitere Aspekte der Erfindung beschrieben. Für Angaben zum Polarisationszustand der Beleuchtungsstrahlung 3 wird hierbei auf die sogenannten Stokes-Parameter So . .. S3, welche zum Stokes- Vektor zusammengefasst werden können, Bezug genommen. Die Komponenten des Stokes- Vektors hängen direkt mit den Intensitäten der Beleuchtungsstrahlung 3 mit unterschiedlichen Polarisationen zusammen. Hierbei gilt: So = Igesamt, das heißt So = Ivert + Ihoriz, wobei Ii die Intensität der Beleuchtungsstrahlung 3, welche in Richtung i polarisiert ist, angibt. Weiter gilt: Si = Ihoriz - Ivert, S2 = 1+45° - 1-45° und S3 = Ir - Ii, das heißt S3 gibt die Differenz aus rechts- und links polarisierter Beleuchtungsstrahlung 3 an. Die Wirkung optischer Systeme auf den Stokes- Vektor kann im Müller-Formalismus durch Anwendung sogenannter Müller-Matrizen beschrieben werden.
Die einzelnen Bestandteile des Projektionsbelichtungssystems 1 , insbesondere dessen optische Teilsysteme, insbesondere die Scanner 32i, die Einkoppeloptiken 14 sowie die im Strahlengang vor der Einkoppeloptik 14 angeordneten Bestandteile eines ersten optischen Teilsystems weisen jeweils Faltungsgeometrien auf, welche jeweils durch eine einzige Faltungsebene charakterisiert werden können. Die nachfolgend beschriebenen Aspekte lassen sich jedoch auch auf den Fall anwenden, dass eines oder mehrere der optischen Teilsysteme des Projektionsbelichtungssys- tems 1 Faltungsgeometrien mit mehr als einer Faltungsebene aufweisen, indem eine effektive Faltungsebene eingeführt wird.
Gemäß dem in der Fig. 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, ein erstes optisches Teilsystem, insbesondere die im Strahlengang vor der Einkoppeloptik 14 angeord- neten Komponenten, relativ zu den nachfolgenden Komponenten, insbesondere relativ zum Scanner 32i, derart anzuordnen, dass die Faltungsebenen dieser beiden optischen Teilsysteme einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Dies ist in der Fig. 3 schematisch durch eine Drehkomponente 33 und die angedeuteten, gegeneinander verdrehten Teil- Koordinatensysteme angedeutet. Bei der Drehkomponente 33 handelt es sich nicht um ein konstruktives Bauelement, sondern um ein lediglich zur Erläuterung der Erfindung eingeführtes, virtuelles Konstrukt.
Die Faltungsebenen der beiden optischen Teilsysteme schließen allgemein einen Winkel im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere im Bereich von 80° bis 100° miteinander ein. Es ist insbesondere möglich, dass die Strahlungsquelle 2 derart angeordnet ist, dass der Hauptstrahl der von ihr emittierten Beleuchtungsstrahlung 3 im Wesentlichen senkrecht zu einer von der Scanrichtung (x-Richtung) und der Hauptstrahlrichtung im Bereich des Bildfeldes 22 ausgespannten Ebene verläuft. Der Hauptstrahl der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 3, insbesondere der Hauptstrahl des Sammel- Ausgabestrahls 7, schließt insbeson- dere einen Winkel im Bereich von 5° bis 175°, insbesondere im Bereich von 15° bis 165°, insbesondere im Bereich von 30° bis 150°, insbesondere im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere im Bereich von 60° bis 120°, insbesondere im Bereich von 80° bis 100°, insbesondere von etwa 90°, mit dieser Ebene ein.
Der Winkel, um welchen die beiden optischen Teilsysteme, insbesondere das erste optische Teil- System vor der Einkoppeloptik 14 und der Scanner 32; relativ zueinander verdreht sind, kann insbesondere in Abhängigkeit von der Faltungsgeometrie des Scanners 32; gewählt werden. Er kann insbesondere derart gewählt werden, dass das Projektionsbelichtungssystem 1 eine Ge- samtdiattenuation aufweist, welche höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%>, insbesondere höchstens 5%, insbesondere höchstens 1% beträgt. Die Gesamtdiattenuation des Projektionsbe- lichtungssystems 1 kann insbesondere durch geeignete Einstellung des Drehwinkels minimiert werden.
Die Drehung der optischen Teilsysteme relativ zueinander erfolgt hierbei insbesondere um eine Drehachse, welche mit der Richtung des Hauptstrahls CR im Bereich der Drehung überein- stimmt. Der Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 3 wird somit durch die Verdrehung der optischen Teilsysteme zueinander nicht verändert.
Der Drehwinkel b kann insbesondere derart gewählt werden, dass ein polarisationsrichtungsab- hängiger Intensitätsunterschied, also ein maximaler Unterschied der Intensität zweier Messun- gen hinter einem linearen Polarisator veränderlicher Orientierung, der Beleuchtungsstrahlung 3 im Bereich des Bildfeldes 22 höchstens 50%>, insbesondere höchstens 30%>, insbesondere höchstens 20%), insbesondere höchstens 10%> der Gesamtintensität beträgt. Der polarisationsrichtungs- abhängige Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung 3 im Bereich des Bildfeldes 22 kann insbesondere minimiert werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die zweite und dritte Komponente Si und S2 des Stokes- Vektors der Beleuchtungsstrahlung 3 im Bereich des Bildfeldes 22 entsprechend kleiner sind als seine erste Komponente So. Durch eine Verdrehung der optischen Teilsysteme zueinander kann insbesondere erreicht werden, dass die Beleuchtungsstrahlung 3 im Bereich des Bildfeldes 22 einen Stokes-Vektor Sßiid aufweist, dessen zweite und dritte Komponente Si, S2 jeweils höchstens 20%>, insbesondere höchstens 10%>, insbesondere höchstens 5%o, insbesondere höchstens 3%, insbesondere höchstens 1% seines Betrags | S | ausmachen. Es gilt vorzugsweise: Si = 0 und/oder S2 = 0. Durch die Verdrehung der optischen Teilsysteme zueinander kann insbesondere die vom Scanner 32; verursachte Diattenuation zumindest teilweise kompensiert werden. Sie kann insbesondere möglichst vollständig kompensiert werden, so dass das Projektionsbelichtungssystem 1 die angegebenen Werte für die Gesamtdiattenuation aufweist. Dies kann alternativ dadurch beschrie- ben werden, dass das erste Teilsystem eine erste Faltungsgeometrie aufweist, welche bei einem vorgegebenen Polarisationszustand der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 3 zu einer ersten Diattenuation der Beleuchtungsstrahlung 3 führt, welche die vom Scanner 32; verursachte Diattenuation zumindest teilweise, insbesondere möglichst vollständig kompensiert.
Die Drehung der optischen Teilsysteme erfolgt vorzugsweise im Bereich zwischen der Umlenkoptik 13 und der Einkoppeloptik 14.
In der Fig. 4 ist exemplarisch die Abhängigkeit des NILS-Wertes, welcher ein einheitenloses Maß für die Kantensteilheit des Luftbildes darstellt, von der objektseitigen numerischen Apertur der Beleuchtungsoptik 15 für Beleuchtungsstrahlung 3 mit unterschiedlichen Polarisationszu- ständen dargestellt. NILS steht für Normalised Intensity Logarithm Squared und beschreibt die Kantensteilheit des Luftbildes. Die obere Kurve gibt den Fall von Beleuchtungsstrahlung 3 mit tangentialer Polarisation wieder, während die untere Kurve den Fall von Beleuchtungsstrahlung 3 mit radialer Polarisation wiedergibt. Die mittlere Kurve gibt den Fall unpolarisierter Beleuchtungsstrahlung 3 wieder. Ein NILS-Wert von 2 im Luftbild wird für einen stabilen Lithogra- phieprozess als notwendig angesehen. Anstelle von unpolarisierter Beleuchtungsstrahlung 3 kann auch zirkulär polarisierte Beleuchtungsstrahlung 3 verwendet werden, da sich diese in ihren Abbildungseigenschaften nicht von unpolarisierter Beleuchtungsstrahlung 3 unterscheidet.
Ist die Diattenuation dem Betrag nach gleich 1, so ist nur eine der beiden Polarisationskomponenten in der Beleuchtungsstrahlung 3 vorhanden. Für gewisse Strukturorientierungen auf der Maske 12 im Retikel entspricht dies Beleuchtungsstrahlung 3 mit tangentialer Polarisation, für andere Strukturen dagegen Beleuchtungsstrahlung 3 mit radialer Polarisation. Da a priori nicht klar ist, welche Strukturorientierungen auf der Maske vorliegen, beziehungsweise da alle möglichen Strukturorientierungen auf der Maske 12 vorliegen können, ist bei der Auslegung des Pro- jektionsbelichtungssystems 1 der schlechteste NILS-Wert zu beachten. Bei einer Diattenuation von ±1 muss daher die untere Kurve betrachtet werden. Für Diattenuationswerte zwischen -1 und +1 ergeben sich Kurven im Bereich zwischen der unteren und der oberen Kurve. Bei einer Diat- tenuation von 0 kann die mittlere, durchgezogen dargestellte Kurve betrachtet werden. Nach Vorgabe der numerischen Apertur lässt sich aus der Fig. 4 somit leicht ablesen, wie groß die Gesamtdiattenuation des Projektionsbehchtungssystems 1 maximal sein darf. Beispielsweise würde bei einer numerischen Apertur von 0,55 eine Gesamtdiattenuation von etwa 40% zu inakzeptabel niedrigen NILS-Werten führen.
Die optischen Teilsysteme, insbesondere der Scanner 32; und das erste optische Teilsystem, welches im Strahlengang vor der Einkoppeloptik 14 angeordnet ist, weisen insbesondere Richtungen mit betragsmäßig maximaler Diattenuation auf, welche einen Winkel im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere im Bereich von 80° bis 100°, insbesondere von ungefähr 90° miteinander einschließen.
Gemäß einer Alternative der Erfindung kann der maximale Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung 3 mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen im Bereich des Bildfeldes 22 des Projektionsbelichtungssystems 1 auch durch Steuerung, insbesondere Anpassung, des Polarisationszustandes der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 3 auf die ange- gebenen Werte reduziert, insbesondere minimiert werden. Der Polarisationszustand der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 3 kann insbesondere an die Faltungsgeometrie des Scanners 32; angepasst werden. Vorzugsweise weisen die unterschiedlichen Scanner 32; des Projektionsbelichtungssystems 1 identische oder zumindest ähnliche Faltungsgeometrien auf. Die von den einzelnen Scannern jeweils verursachte Diattenuation der Beleuchtungsstrah- lung 3 unterscheidet sich insbesondere höchstens um 10%, insbesondere höchstens 5%, insbesondere höchstens 3%, insbesondere höchstens 2%, insbesondere höchstens 1%.
Gemäß einer Alternative der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die als FEL ausgebildete Strahlungsquelle 2 Beleuchtungsstrahlung 3 mit elliptischer Polarisation emittiert. Die Be- leuchtungsstrahlung 3, welche vom FEL emittiert wird, weist insbesondere einen Stokes- Vektor SFEL der folgenden Form auf: SFEL = (1, cos2s cos2a, cos2s sin2a, sin2s)T, wobei α die Orientierung der Ellipse und ε ihre Form, insbesondere ihre Exzentrizität, angibt. Ein derartiger Polarisa- tionszustand der Beleuchtungsstrahlung 3 kann auf einfache Weise mittels eines FEL mit einem elliptisch polarisierenden Undulator erzeugt werden. Der Undulator ist insbesondere variabel, das heißt steuerbar. Er kann hierzu insbesondere Elektromagnete aufweisen. Für Details eines derartigen Undulators sei auf die WO 2014/023660 AI verwiesen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die unterschiedlichen Alternativen, insbesondere die Anpassung des Polarisationszustandes, der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 3 und die Verdrehung der optischen Teilsysteme relativ zueinander, insbesondere die Verdrehung der im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 3 vor dem Eingang des Scanners 32; angeordneten ersten optischen Teilsystems und dem nachfolgend angeordneten zweiten optischen Teilsystem in Form des Scanners 32i, miteinander zu kombinieren.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements kann insbesondere zunächst ein Sollwert eines Polarisationszustandes der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 3 in Abhängigkeit eines vorgesehenen Beleuchtungssettings und/oder in Abhängigkeit von abzubildenden Strukturen des Retikels 12 bestimmt werden. Dieser Wert kann sodann mittels des steuerbaren Undulators eingestellt werden. Durch Emission von elliptisch polarisierter Beleuchtungsstrahlung 3 kann eine vorgegebene maximale Diattenuation vorgehalten werden.

Claims

Optisches System für ein Projektionsbelichtungssystem (1) für die Mikrolithographie umfassend
1.1. mindestens einen Scanner (32;) mit
1.1.1. mindestens einer Beleuchtungsoptik (15) zur Führung der Beleuchtungsstrahlung (3) zu einem zu beleuchtenden Objektfeld (11) und
1.1.2. mindestens einer Projektionsoptik (19) zur Abbildung eines im Objektfeld (11) angeordneten Retikels (12) in ein Bildfeld (22), und
1.2. ein im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung (3) vor dem mindestens einen Scanner (32;) angeordnetes erstes optisches Teilsystem zum Verfügungstellen von Beleuchtungsstrahlung (3),
1.3. wobei das erste optische Teilsystem derart an eine Faltungsgeometrie des Scanners (32;) angepasst ist, dass das optische System eine Gesamtdiattenuation aufweist, welche höchstens 20% beträgt.
Optisches System gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilsystem eine erste Faltungsgeometrie aufweist, welche zu einer ersten Diattenuation der Beleuchtungsstrahlung (3) führt, welche die vom Scanner (32;) verursachte Diattenuation zumindest teilweise kompensiert.
Optisches System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Teilsystem und/oder der Scanner (32;) eine Diattenuation von mindestens 10% aufweist.
Optisches System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei optische Teilsysteme umfasst, welche um einen Drehwinkel (b) gegeneinander verdreht sind, wobei der Drehwinkel (b) derart gewählt ist, dass ein maximaler Intensitätsunterschied der Beleuchtungsstrahlung (3) zweier beliebiger Polarisationsrichtungen im Bereich des Bildfeldes (22) höchstens 50% der Gesamtintensität beträgt. Optisches System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammel- Ausgabestrahl (7) eine Hauptstrahlrichtung aufweist, welche einen Winkel im Bereich von 5° bis 175° mit einer durch eine Scanrichtung und eine Hauptstrahlrichtung der Beleuchtungsstrahlung (3) im Bereich des Bildfeldes (22) aufgespannten Ebene einschließt.
Optisches System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei optische Teilsysteme umfasst, welche zu zwei Faltungen des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung (3) in zwei effektiven Faltungsebenen führen, wobei die effektiven Faltungsebenen einen Winkel im Bereich von 45° bis 135° miteinander einschließen.
Projektionsbelichtungssystem (1) für die Mikro lithographie mit einem optischen System gemäß einem der vorherigen Ansprüche und/oder mit einen Freie-Elektronen Laser (FEL) als Strahlungsquelle (2), wobei der FEL einen elliptisch polarisierenden Undulator aufweist.
Projektionsbelichtungssystem (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beleuchtungsstrahlung (3) im Bereich des Bildfeldes (22) einen Stokes- Vektor
Figure imgf000030_0001
Si, S2, S3)T aufweist, dessen zweite und dritte Komponente (Si, S2) jeweils höchstens 20% seines Betrags | S | ausmachen.
Projektionsbelichtungssystem (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der FEL elliptisch polarisierte Beleuchtungsstrahlung (3) emittiert mit einem Stokes- Vektor SFEL = (So, Si, S2, S3)T, für dessen Komponenten gilt: |Si|+|S2|>|S3|/10 > 2 |So|/30.
Verfahren zum Herstellen eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte:
10.1. Bereitstellen eines Projektionsbelichtungssystems (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9,
10.2. Bereitstellen mindestens eines Retikels (12),
10.3. Bereitstellen mindestens eines Wafers (24) mit einer für die Beleuchtungsstrahlung (3) empfindlichen Beschichtung,
10.4
10.5
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung des Reti- kels (12) mit Beleuchtungsstrahlung (3) zunächst in Abhängigkeit eines vorgesehenen Be- leuchtungssettings und/oder in Abhängigkeit von abzubildenden Strukturen des Retikels (12) ein Sollwert eines Polarisationszustandes der von der Strahlungsquelle (2) emittierten Beleuchtungsstrahlung (3) bestimmt und eingestellt wird.
12. Bauelement hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008040058A1 (de) * 2007-07-18 2009-01-22 Carl Zeiss Smt Ag Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
DE102011083888A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende katoptrische EUV-Projektionsoptik
DE102013223935A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungssystem für die EUV-Belichtungslithographie

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19935404A1 (de) 1999-07-30 2001-02-01 Zeiss Carl Fa Beleuchtungssystem mit mehreren Lichtquellen
EP0955641B1 (de) 1998-05-05 2004-04-28 Carl Zeiss Beleuchtungssystem insbesondere für die EUV-Lithographie
DE10358225B3 (de) 2003-12-12 2005-06-30 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Undulator und Verfahren zu dessen Betrieb
US20070152171A1 (en) 2005-12-30 2007-07-05 Michael Goldstein Free electron laser
DE102008000967B4 (de) 2008-04-03 2015-04-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie
DE102012214063A1 (de) 2012-08-08 2014-02-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie
DE102013205957A1 (de) * 2013-04-04 2014-04-30 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008040058A1 (de) * 2007-07-18 2009-01-22 Carl Zeiss Smt Ag Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
DE102011083888A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Carl Zeiss Smt Gmbh Abbildende katoptrische EUV-Projektionsoptik
DE102013223935A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungssystem für die EUV-Belichtungslithographie

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU XIAOLIN ET AL: "Polarization aberration control for hyper-NA lithographic projection optics at design stage", OPTOMECHATRONIC MICRO/NANO DEVICES AND COMPONENTS III : 8 - 10 OCTOBER 2007, LAUSANNE, SWITZERLAND; [PROCEEDINGS OF SPIE , ISSN 0277-786X], SPIE, BELLINGHAM, WASH, vol. 9618, 5 August 2015 (2015-08-05), pages 96180H - 96180H, XP060056883, ISBN: 978-1-62841-730-2, DOI: 10.1117/12.2193245 *

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