WO2022002533A1 - Optisches system mit einer aperturblende - Google Patents

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WO2022002533A1
WO2022002533A1 PCT/EP2021/065203 EP2021065203W WO2022002533A1 WO 2022002533 A1 WO2022002533 A1 WO 2022002533A1 EP 2021065203 W EP2021065203 W EP 2021065203W WO 2022002533 A1 WO2022002533 A1 WO 2022002533A1
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diaphragm
optical system
aperture
beam path
heat
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PCT/EP2021/065203
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Tanja Mueller
Rudi Littelink
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G03F7/70958—Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties

Definitions

  • the invention relates to an optical system, in particular a lithography system, comprising: an aperture diaphragm which has a diaphragm opening with an edge for delimiting a beam path of the optical system on its outer circumference.
  • the lithography system can be a lithography system for exposing a wafer or another optical system for microlithography, for example an inspection system, for example a system for measuring or inspecting masks, wafers or the like used in lithography.
  • the lithography system can in particular be an EUV lithography system or a DUV lithography system.
  • EUV stands for “extreme ultraviolet” (EUV) and describes a wavelength of the useful radiation between 0.1 nm and 30 nm.
  • DUV stands for “deep ultraviolet” (DUV) and describes a Wavelength of the useful radiation between 30 nm and 250 nm.
  • the numerical aperture represents an important parameter of lithography systems, in particular of lithography systems.
  • an aperture diaphragm is understood to be a diaphragm that delimits the beam path on its outer circumference (sharply).
  • the aperture diaphragm has a diaphragm opening with a (circumferential) edge.
  • the geometry of the diaphragm opening or the edge defines the geometry of the outer circumference of the cross section of the beam path or of the beam which passes through the diaphragm opening of the aperture diaphragm.
  • obscuration diaphragms are also used in optical systems. These diaphragms are arranged within the beam path of the optical system and mask out an inner partial area of the beam path or the beam cross-section. It is known to hold obscuration diaphragms in the center of the beam path with the aid of thin webs or in some other way. Due to the radiation that necessarily falls on the obscuration screen, heat is introduced into it. The corresponding heat load can only be dissipated via the thin webs. Accordingly, obscuration diaphragms heat up more than aperture diaphragms.
  • obscuration diaphragms can therefore heat up to temperatures of more than approx. 120 ° C or 190 ° C, while the temperature of aperture diaphragms is up to approx. 30-40 ° C.
  • the high temperature of obscuration diaphragms can lead to relevant thermal expansion of the same and / or of the webs with which the obscuration diaphragm is attached to a holder.
  • the thermal expansion in the webs can lead to a radial tension, which can lead to a deviation of the obscuration diaphragm in the direction of the beam path or transversely to the beam path. This has an adverse change in optical parameters of the lithography system, for example its telecentricity, result.
  • DE 102015201 253 A1 describes a projection exposure system with an obscuration diaphragm which has an outer diaphragm ring and an inner diaphragm located within the diaphragm ring for masking out an inner region of a working laser beam.
  • the inner panel has a cooling device which is designed in such a way that a defined reduction in heat is made possible in the inner panel.
  • the inner panel has a mirror surface for reflecting the work light.
  • DE 102016221 823 A1 describes an optical system with an obscuration screen and with a holder.
  • a decoupling device is provided which is set up to decouple thermal expansion of the obscuration screen from the holder.
  • a heat screen is arranged in the direction of light in the beam path in front of the obscuration screen and is designed to partially shade the obscuration screen, the light-determining edge of the obscuration screen being excluded from the shading.
  • the object of the invention is to provide an optical system, in particular a lithography system, whose optical parameters, in particular its numerical aperture, change as little as possible during operation.
  • the inventors have recognized that not only the (larger) heat load that hits the obscuration diaphragm, if present, but also the heat load that hits the aperture diaphragm, can have a strong influence on the optical parameters of the optical system. This influence is due to the fact that the material of the aperture diaphragm heats up so much under the usually considerable heat load due to the absorption of the radiation to be masked out during operation of the optical system, which can be several watts, for example, that it expands thermally. The thermal expansion of the aperture diaphragm leads to a displacement of the edge of the diaphragm opening from its nominal position. This means that the specifications for the position tolerance of the aperture diaphragm cannot be complied with, which can lead to a significant change in the numerical aperture during operation of the optical system.
  • the aperture diaphragm is arranged in the projection system of a lithography system, there is the additional problem that an operator of the lithography system can adapt the lighting settings to the respective application, so that the heat load that hits the aperture diaphragm cannot easily be predicted . It is therefore not possible to adapt the dimensions of the aperture to the expected heat load. It is also possible to dissipate the heat load via a holder for the aperture diaphragm, but as a rule the aperture diaphragm cannot be cooled well because it is only indirectly connected to a cooling device, which is used, for example, in an EUV lithography system for cooling a so-called " mini environments "(see below) is used.
  • a further diaphragm which is also referred to as a heat diaphragm, to reduce the heat load on the aperture diaphragm.
  • the heat shield serves as a shield for the aperture diaphragm and is arranged in front of the aperture diaphragm (outside the beam path).
  • An arrangement outside the beam path is understood to mean that the diaphragm opening of the thermal diaphragm, more precisely the edge of the diaphragm opening, does not delimit the beam path along its outer circumference, ie the thermal diaphragm has no light-limiting edge.
  • the heat shield therefore does not take on the task of the aperture diaphragm to cut the beam path at the edge, but only serves to prevent the thermal expansion of the aperture diaphragm as far as possible, so that the tolerance specification with regard to the position of the aperture diaphragm can be adhered to. In this way, closer positioning tolerances of the aperture diaphragm can be maintained than would be the case without the presence of the thermal diaphragm.
  • the heat screen has a screen opening with an edge that is spaced from the outer circumference of the beam path. As described above, it is advantageous if the heat screen does not take on the task of the actual aperture screen to limit the beam path at the edge. In order to avoid that the edge of the heat shield represents a light-limiting edge during thermal expansion, the edge of the heat shield has a safety distance from the outer circumference of the beam path.
  • the edge of the diaphragm opening of the thermal diaphragm has a (minimum) distance of at least 50 ⁇ m, in particular of at least 1 ⁇ m, from the outer circumference of the beam path when the optical system is in operation.
  • the cross-sectional area of the diaphragm opening of the thermal diaphragm is larger by a predetermined amount than the cross-sectional area of the beam path at the location of the thermal diaphragm, ie between the outer one A gap is formed around the beam path and the edge of the diaphragm opening of the thermal diaphragm.
  • the distance or the size of the gap is dimensioned so that, even with the maximum thermal load impinging on it and thus at its maximum operating temperature, the heating screen does not expand so far that the edge of the screen opening of the heating screen reaches the outer circumference of the beam path.
  • each point on the edge of the aperture at its maximum operating temperature in the optical system (including tolerances, e.g. due to manufacturing, position, ...), at least 1 pm, in particular at least 50 pm from the beam path is arranged.
  • a change in shape of the thermal diaphragm influences the beam path or the useful light volume in any way before the light beam hits the aperture diaphragm. This ensures that the thermal diaphragm does not take on the role of the aperture diaphragm.
  • the expansion of the heat shield depends not only on the maximum heat load but also on the thermal expansion coefficient of the material of the heat shield. If the material of the heat shield is, for example, Invar, which has a low coefficient of thermal expansion, the heat shield can be installed at a smaller distance from the beam path in the optical system than is the case with a material with a greater coefficient of thermal expansion.
  • the distance between the edge of the diaphragm opening in the installed state is selected depending on the thermal expansion coefficient of the material of the heat screen so that when the optical system is in operation at the maximum operating temperature of typically approx. 40 ° C, the heat screen will die the above condition for the distance is met.
  • the edge of the diaphragm opening preferably has a (maximum) distance of not more than 2 mm, in particular not more than 1 mm, from the outer circumference of the beam path when the optical system is in operation.
  • the distance between the edge of the diaphragm opening and the outer edge of the beam path when the optical system is in operation should therefore not be too large. In this way, as much radiation as possible, which can no longer reach the aperture diaphragm, can be absorbed by the thermal diaphragm.
  • the thermal diaphragm is at a distance of at least 50 ⁇ m or at least 1 pm from the edge of the diaphragm opening of the aperture diaphragm in the projection in the same plane at maximum heat load .
  • the geometric shape of the diaphragm opening of the thermal diaphragm corresponds to the geometric shape of the diaphragm opening of the aperture diaphragm.
  • geometric shapes are understood to mean circular, oval, elliptical, rectangular, square, polygonal, ... shapes, but also free forms.
  • a matching geometric shape is understood to mean, for example, that the diaphragm opening or the edge of the diaphragm opening of the aperture diaphragm and the heat shield have oval or elliptical shapes or free forms that match in their geometry (apart from scaling, see below) exhibit.
  • the dimensions of the respective geometric shape or of the diaphragm opening are generally larger in the case of the thermal diaphragm than in the case of the aperture diaphragm.
  • the same geometric shape is also understood to mean that the two diaphragm openings are optionally scaled differently in two mutually perpendicular directions, for example if the ratio of the lengths of the main axes of a diaphragm opening with oval or elliptical geometry of the heat diaphragm and the aperture diaphragm differ from one another. This is typically the case when the aperture diaphragm and the heat diaphragm are not aligned parallel, but at an angle to one another (see below).
  • the projection of the diaphragm opening of the thermal diaphragm into the plane of the aperture diaphragm is used to compare the geometric shape of the diaphragm opening of the thermal diaphragm with the geometric shape of the diaphragm opening of the aperture diaphragm.
  • the heat screen is oriented at an angle different from 0 ° to the aperture screen.
  • the angle is typically greater than 1 °, preferably greater than 3 °, particularly preferably greater than 5 °.
  • the angle can in particular be between approx. 8 ° and approx. 20 °.
  • the aperture diaphragm is usually arranged in or near a defined plane (pupil plane), this is not necessary in the case of the thermal diaphragm, since it does not assume any optical function. It can be advantageous to arrange the heat shield in a defined alignment, for example in a horizontal plane, while the aperture diaphragm is inclined with respect to this plane, that is to say at an angle.
  • the possibility of being able to align the heating screen almost anywhere in the room can in particular be used to simplify the cooling of the heating screen.
  • aligning the aperture diaphragm at an angle to the heat diaphragm better use can be made of the available installation space.
  • the alignment of the heat shield in a horizontal plane can also be used to use the heat shield as a reference surface for a diaphragm module in which the aperture diaphragm and other diaphragms, e.g. an obscuration diaphragm or an obscuration diaphragm frame, are integrated and in which the aperture diaphragm is positioned.
  • the heat shield can be fixed or positioned in its lateral position by means of stops at a suitable interface.
  • the diaphragm module can be held in a desired position relative to the beam path within the optical system with the aid of spacers, but this is not absolutely necessary.
  • the optical system comprises an obscuration screen for masking out an inner partial area of the beam path.
  • the obscuration diaphragm is designed to mask out or shade an inner partial area of the cross section of the beam path.
  • the obscuration screen is typically used to cover an obscuration, for example an opening in a mirror or the like through which the beam path of the optical system leads.
  • An obscuration or an obscured design can be used in particular in projection systems or projection objectives for EUV lithography which have a high numerical aperture. In the case of a projection system with an obscure design, a small sub-area of the exit pupil remains dark, but such a design makes it possible to realize considerable advantages in terms of transmission.
  • Projection systems with an obscured optical design, more precisely with an obscured pupil are described, for example, in WO2006 / 069725 A1, which is incorporated in its entirety by reference into the content of this application.
  • the aperture diaphragm can serve as a holder for the obscuration diaphragm, as is described, for example, in DE 102016221 823 A1, which is made part of the content of this application by reference in its entirety.
  • the obscuration diaphragm is arranged in the beam path between the aperture diaphragm and the thermal diaphragm.
  • the obscuration diaphragm is typically arranged at a short distance from the aperture diaphragm and, as a rule, is aligned essentially parallel to the aperture diaphragm.
  • both the aperture stop and the obscuration stop in the optical system are generally arranged in or in the vicinity of a pupil plane.
  • the aperture diaphragm does not serve as a holder for the obscuration diaphragm, which is attached to its own holder e.g. via bars or the like.
  • the holder can be a support frame of the optical system or a diaphragm module to which the aperture diaphragm is typically also attached.
  • the optical system comprises a holder for holding the obscuration screen in the beam path, and preferably a decoupling device which is designed to decouple thermal expansion of the obscuration screen from the holder.
  • the obscuration screen forms a screen element which is fastened to the holder, for example via webs.
  • the optical system can have a decoupling device in order to decouple the thermal expansion of the obscuration screen from the holder.
  • the decoupling device can, for example, have one or more springs which are arranged, for example, between the obscuration screen and the holder or between a respective web and the holder.
  • the holder of the obscuration diaphragm can be a support frame of the optical system on which the Aperture diaphragm is attached, or around a component which is connected to the support frame, for example around a diaphragm module.
  • the optical system has at least one beam trap for absorbing radiation reflected on the obscuration diaphragm.
  • part of the radiation impinging on the obscuration diaphragm is generally reflected at the obscuration diaphragm.
  • the optical system can have (at least) one beam trap which has a material which absorbs the radiation or consists of such a material. It is favorable if the radiation reflected on the obscuration diaphragm can pass through the diaphragm opening of the heat diaphragm before it hits the beam trap, since this gives more freedom for the arrangement of the beam trap in the optical system.
  • the obscuration diaphragm - and thus also the aperture diaphragm, which is typically aligned parallel to it - are aligned at an angle to one another.
  • the beam trap can, for example, be attached to the inside of a vacuum housing of the optical system (see below), which can be temperature-controlled, in particular cooled, with the aid of a temperature control device.
  • the optical system comprises a temperature control device, in particular a cooling device, for temperature control, in particular for cooling, of the heat shield. Since the heat shield bears the main part of the heat load that would otherwise hit the aperture stop, it is advantageous if the heat load can be removed quickly or easily by the heat mask. This ensures that the thermal expansion of the edge or the contour of the heat shield is not too great when the optical system is heated, so that the edge of the aperture of the heat shield can be arranged closer to the outer circumference of the beam path. Accordingly, the heat load that hits the aperture diaphragm can be reduced, since a larger proportion of the heat load is absorbed by the heat diaphragm.
  • the temperature control device can be designed for direct cooling of the heating screen or for indirect cooling of the heating screen, e.g. by cooling a holder of the heating screen.
  • the temperature control device can also be used to heat the heat shield.
  • the temperature control device can comprise, for example, a Peltier element for heating and / or cooling or fluid and / or gas cooling.
  • fluid cooling for example, the heat shield itself, a holder for the heat shield or another component that is preferably in flat contact with the heat shield or with the holder can be cooled with the aid of a cooling fluid, for example with the aid of cooling water. It is also possible to heat the heat shield in this way.
  • the heat shield is in contact with a surface of a vacuum housing of the optical system and the temperature control device is designed for temperature control, in particular for cooling, of the vacuum housing.
  • the preferably flat contact of the surface of the vacuum housing with the heat shield, which is typically an essentially plate-shaped component, enables efficient temperature control, in particular efficient cooling, of the heat shield.
  • the vacuum housing can in particular be a housing which delimits a so-called “mini-environment” in which at least one optical element is arranged, as is described, for example, in WO2008 / 034582 A1, which in its entirety is incorporated by reference into the content of this application.
  • the temperature control device can be designed as a cooling device in order to cool the vacuum housing e.g. by means of fluid cooling, in particular by means of water cooling.
  • cooling channels can be provided in the vacuum housing or in a component that is in contact with the vacuum housing.
  • the aperture diaphragm and / or the heat diaphragm is / are formed from a metallic material which is preferably selected from the group comprising: aluminum, copper and steel.
  • the aperture diaphragm, the heat diaphragm and / or the possibly existing obscuration diaphragm are preferably plate-shaped and formed from a metallic material, for example from a metal sheet.
  • metallic materials in particular aluminum or copper, which have a high thermal conductivity, has proven to be beneficial for cooling the panels.
  • aluminum or copper is used as the diaphragm material for the aperture diaphragm, the positional deviation caused by thermal expansion is considerable without the use of the thermal diaphragm.
  • the optical system comprises a projection system for imaging a photo mask on a wafer, the aperture diaphragm being arranged in the area of a pupil plane of the projection system.
  • the optical system is designed as a lithography system and, in addition to the projection system, has a beam shaping and illumination system.
  • the lighting settings of the beam shaping and lighting system are changed, which has an effect on the radiation output or on the heat load on the aperture diaphragm.
  • the obscuration diaphragm can - if this is required - also be arranged in or in the immediate vicinity of the pupil plane.
  • 1a shows a schematic representation of an EUV lithography system
  • 1b shows a schematic representation of a DUV lithography system
  • Fig. 2 is a schematic representation of an aperture stop for
  • 3a, b are schematic representations of a top view of the
  • Aperture diaphragm or on the aperture diaphragm with the upstream thermal diaphragm is aperture diaphragm or on the aperture diaphragm with the upstream thermal diaphragm.
  • FIG. 1 a schematically shows the structure of an EUV lithography system 100A, which comprises a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104.
  • the beam shaping and lighting system 102 and the projection system 104 are each provided in a vacuum housing indicated in FIG. 1 a, each vacuum housing being evacuated with the aid of an evacuation device (not shown).
  • the vacuum housings are surrounded by a machine room, not shown, in which the drive devices for mechanically moving or adjusting the optical elements are provided. Furthermore, electrical controls and the like can also be provided in this machine room.
  • the EUV lithography system 100A has an EUV light source 106A.
  • the EUV radiation 108A is bundled in the beam shaping and illumination system 102 and the desired operating wavelength is filtered out of the EUV radiation 108A.
  • the EUV radiation 108A generated by the EUV light source 106A has a relatively low transmissivity through air, which is why the beam guiding spaces in the beam shaping and lighting system 102 and in the projection system 104 are evacuated.
  • the EUV radiation 108A After passing through the beam shaping and illumination system 102, the EUV radiation 108A is directed onto the photomask (reticle) 120.
  • the photo mask 120 is also designed as a reflective optical element and can be arranged outside the systems 102, 104. Furthermore, the EUV radiation 108A can be directed onto the photomask 120 by means of a mirror 122.
  • the photomask 120 has a structure which is imaged on a wafer 124 or the like in a reduced size by means of the projection system 104.
  • the projection system 104 (also referred to as a projection objective) has six mirrors M1-M6 for imaging the photomask 120 on the wafer 124. It should be noted that the number of mirrors in the EUV lithography system 100A is not limited to the number shown. More or fewer mirrors can also be provided. Furthermore, the mirrors are usually curved on their front side for beam shaping.
  • FIG. 1b shows a schematic view of a DUV lithography system 100B, which comprises a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104.
  • the beam shaping and lighting system 102 and the projection system 104 can - as already described with reference to FIG. 1 a - be arranged in a vacuum housing and / or surrounded by a machine room with corresponding drive devices.
  • the DUV lithography system 100B has a DUV light source 106B.
  • An ArF excimer laser for example, which emits radiation 108B in the DUV range at 193 nm, for example, can be provided as the DUV light source 106B.
  • the beam shaping and illumination system 102 shown in FIG. 1b guides the DUV radiation 108B onto a photo mask 120.
  • the photo mask 120 is designed as a transmissive optical element and can be arranged outside the systems 102, 104.
  • the photo mask 120 has a structure which is imaged reduced by means of the projection system 104 onto a wafer 124 or the like.
  • the projection system 104 has a plurality of lenses 128 and / or mirrors 130 for imaging the photomask 120 on the wafer 124.
  • Individual lenses 128 and / or mirrors 130 of projection system 104 can be arranged symmetrically to optical axis 126 of projection system 104.
  • the number of lenses and mirrors of the DUV lithography system 100B is not limited to the number shown. More or fewer lenses and / or mirrors can also be provided.
  • the mirrors are usually curved on their front side for beam shaping.
  • An air gap between the last lens 128 and the wafer 124 can be replaced by a liquid medium 132 which has a refractive index> 1.
  • the liquid medium can be ultrapure water, for example.
  • Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased resolution when imaging the photomask 120 on the wafer 124.
  • FIG. 2 shows a detail of the EUV lithography system 100A from FIG. 1a, more precisely the projection system 104.
  • the first mirror M1, which is shown in FIG. 2, and the second mirror M2 (cf. FIG. 1a) define a section of the beam path 200 of the projection system 104 or the EUV lithography system 100A.
  • An aperture stop 202 is arranged between the first mirror M1 and the second mirror M2, which has a stop opening 204 with a circumferential edge 206 for delimiting the beam path 200 of the EUV lithography system 100A on its outer periphery 200a.
  • the aperture stop 202 is used to trim the beam path 200 at the edge or to define it precisely in order to establish the (entry-side) numerical aperture of the projection system 104.
  • the aperture stop 202 is plate-shaped in the example shown in FIG. 2 and consists of a metallic material, that is to say it is a sheet of metal.
  • metallic materials with a high coefficient of thermal conductivity for example aluminum, copper or steel, have proven to be advantageous as materials for the aperture diaphragm 202 (and also for the thermal diaphragm 208 (see below)), since this enables direct cooling.
  • the aperture stop 202 may heat up considerably when the EUV lithography system 100A is in operation, since it is exposed to a thermal load of several watts, if necessary. so that it heats up to temperatures of more than approx. 30-40 ° C.
  • the heating of the aperture diaphragm 202 during operation of the EUV lithography system 100A it expands (possibly inhomogeneously), which leads to incorrect positioning of the diaphragm opening 204 relative to the beam path 200 and / or a change in the geometry, in particular a reduction in the size of the diaphragm opening 204, may result. This leads to optical errors in the imaging of the photomask 120 on the wafer 124.
  • a heat stop 208 is arranged in the beam path of the EUV radiation 108A in front of the aperture stop 202.
  • the heat shield 208 serves to partially shade the aperture stop 202 from the EUV radiation 108A, the edge 206 of the aperture stop 202 being excluded from the shadowing. This ensures that only the aperture stop 202 and not the heat stop 208 takes over the function of defining the numerical aperture of the projection system 104.
  • the Heat screen 208 has a screen opening 210 with an edge 212 which is spaced from the outer circumference 200a of the beam path 200.
  • the heat shield 208 is hit by EUV radiation 108A, which propagates inside the projection system 104 but outside the beam path 200 and which therefore does not contribute to the imaging.
  • the EUV radiation 108A that strikes the heat shield 208 can also have been scattered on components of the EUV lithography system 100A outside the beam path 200.
  • the heat shield 208 is arranged completely outside the beam path 200 of the useful radiation, i.e. the radiation that contributes to the imaging of the photomask 120 on the wafer 124.
  • the heat shield 208 is hit by so-called false light, which does not reach the wafer 124 and which is absorbed by the heat shield 208.
  • the edge 212 of the diaphragm opening 210 of the thermal diaphragm 208 has a (minimum) distance A of at least 50 ⁇ m, in particular of at its maximum possible operating temperature of, for example, approx. 40 ° C. when the EUV lithography system 100A is in operation at least 1 pm from the outer circumference of the beam path 200a.
  • the distance A of the edge 212 of the diaphragm opening 210 is on the one hand dimensioned so large that the thermal diaphragm 208 does not expand so far, even with the maximum expected heat load, that the edge 212 of the thermal diaphragm 208 reaches the outer circumference 200a of the beam path 200 and, on the other hand, it is so small dimensioned so that the aperture diaphragm 202 experiences the greatest possible shadowing by the heat diaphragm 208.
  • the distance A between the edge 212 of the diaphragm opening 210 of the thermal diaphragm 208 and the outer circumference 200a of the beam path 200 does not have to be constant; rather, the distance A can vary in the circumferential direction of the edge 212.
  • Typical values for the distance A between the edge 212 of the heat shield 208 and the outer circumference 200a of the beam path 200 in the plane of the heat shield 208 are between approximately 1 ⁇ m and approximately 2 mm, in particular between approximately 50 ⁇ m and approximately 1 mm .
  • the aperture stop 202 is arranged in or in the immediate vicinity of a pupil plane 132 of the beam path 200 of the projection system 104. This arrangement requires that the aperture stop 202 is arranged inclined at an angle ⁇ to a horizontal plane which forms the XY plane of an XYZ coordinate system.
  • the heat diaphragm 208 is oriented horizontally, that is to say parallel to the XY plane.
  • the angle a at which the aperture stop 202 is aligned to the heat stop 208 is generally more than 1 °, more than 3 ° or more than 5 °.
  • Typical values for the angle a between the aperture diaphragm 202 and the heat diaphragm 208 are between approximately 8 ° and approximately 20 °, the size of the angle a depending, among other things, on the design of the projection system 104.
  • FIG. 3a shows a top view of the aperture stop 202 in the direction of the optical axis 126 of the projection system 104 or the EUV lithography system 100A of FIG. 1a.
  • 3b shows a top view of the aperture stop 202 and of the heat stop 208 in the direction of the optical axis 126 in the direction of propagation of the EUV radiation 108A or along the optical axis 126.
  • the diaphragm opening 204 of the aperture diaphragm 202 and the - larger - diaphragm opening 210 of the thermal diaphragm 208 have an oval geometric shape.
  • the diaphragm opening 210 of the thermal diaphragm 208 is typically adapted to the geometric shape of the diaphragm opening of the aperture diaphragm 202 or corresponds to it.
  • the edge 206 of the aperture stop 202 in the projection along the optical axis 126 of the projection system 104 is spaced from the edge 212 of the heat stop 208 by a distance A, which is like described above is at least 50 pm, in particular at least 1 pm.
  • the distance A or the width of the gap between the edge 206 of the aperture stop 208 and the edge 212 of the heat stop 208 in a plane perpendicular to the optical axis 126 is between approximately 1 ⁇ m and 2 mm, in particular between approximately 50 ⁇ m, in the example shown and approx. 1 mm.
  • the projection system 104 comprises an obscuration (not shown), for example an opening in one of the mirrors M1 to M6, through which the beam path 200 of the projection system 104 leads.
  • the obscuration should be covered with the aid of an obscuration screen 214, in particular in order to reduce a field dependency of a corresponding shadowing (in the plane of the wafer 124).
  • the obscuration diaphragm 214 is designed to cover or mask out an inner partial area 200b of the beam path 200. That is to say, part of the EUV radiation 108A is reflected or absorbed by the obscuration diaphragm 214 on its way through the beam path 200 from the first mirror M1 to the second mirror M2.
  • the obscuration diaphragm 214 is arranged completely within the beam path 200 in or in the vicinity of the pupil plane 132, namely between the aperture diaphragm 202 and the heat diaphragm 208.
  • the obscuration diaphragm 214 can have a reflective coating (not shown) so that heat can be introduced into the Obscuration diaphragm 214 is reduced.
  • the obscuration diaphragm 214 is designed as an oval or elliptical disk and has an outer, circumferential edge which serves as a light-determining edge for the shading of the inner partial area 200b of the beam path 200.
  • the projection system 104 also includes a holder 216 which holds the obscuration diaphragm 214 in the beam path 200.
  • the holder 216 is attached to a screen module 228 of the projection system 104, more precisely to a side wall of the screen module 228. It is also possible that the holder 216 itself forms part of the screen module 228 or that the holder 216 is designed as a support frame of the projection system 104, which is used to hold the mirrors M1 to M6.
  • the bracket of the Mirrors M1 to M6 can in particular take place by means of actuators (for example weight force compensators and / or Lorentz actuators).
  • the aperture stop 202 itself can serve as a holder for the obscuration stop 214.
  • the obscuration screen 214 is fastened to the holder 216 via webs 218.
  • the projection system 104 has a decoupling device 220 in the example shown.
  • the decoupling device 220 is arranged between the holder 216 and the obscuration screen 214 and, in the example shown, is designed as an elastically resilient web 218.
  • Other configurations of the decoupling device 220 are also possible, for example the decoupling device can comprise one or more springs which are attached between a respective web 218 and the holder 216, as is described in more detail, for example, in DE 102016221 823 A1 cited at the beginning.
  • the aperture diaphragm 202, the obscuration diaphragm 214 and the thermal diaphragm 208 are accommodated in a common diaphragm module 228, which itself is part of a vacuum housing (not shown) that defines the (vacuum) environment of the second mirror M2 (see. Fig. 1a) surrounds or encapsulates this.
  • the diaphragm module 228 is attached to the top of a vacuum housing 224, shown in FIG. 2, which surrounds or encapsulates the first mirror M1.
  • the vacuum housing 224 is tempered, ie heated and / or cooled, with the aid of a temperature control device 222.
  • the temperature control device is a Cooling device which, in the example shown, is designed for water cooling of the vacuum housing 224.
  • cooling channels (not shown) are attached in or on the vacuum housing 224. The planar contact between the heat shield 208 and the vacuum housing 224 simplifies their cooling.
  • the heat shield 208 In order to be able to effectively cool the heat shield 208, like the aperture stop 202, it is formed from a metallic material which has a high thermal conductivity, for example aluminum, copper or steel. Because of its horizontal alignment, the heat shield 208 is also suitable as a reference or as a starting position for spacers (not shown in the figure) that hold the aperture stop 202 and the obscuration stop 214 within the mask module 228. It is also possible to provide a temperature control device 222 which makes it possible to selectively cool or heat the vacuum housing 224. For this purpose, the temperature control device 222 can be designed, for example, as a Peltier element or have at least one Peltier element.
  • a beam trap 230 (“beam dump”) is attached to the inside of the vacuum housing 224.
  • the beam trap 230 serves to absorb EUV radiation 232 reflected at the obscuration diaphragm 214.
  • the reflected EUV radiation 232 passes through the diaphragm opening 210 of the thermal diaphragm 208 before it strikes the beam trap 230 on the cooled vacuum housing 244 and is absorbed by the beam trap 230.
  • the aperture diaphragm 202 (and in particular the obscuration diaphragm 214 aligned parallel to the aperture diaphragm 202 ) is aligned at an angle ⁇ to the heat shield 208, as is the case in the example shown in FIG. It goes without saying that the aperture stop 202 can be shaded not only in the EUV lithography system 100A described above, but also in other optical systems with the aid of a heat mask 208 in order to reduce the heat load.
  • the optical system can in particular be the DUV lithography system 100B shown in FIG. 1b.
  • the optical system can also be a microscope, in particular an electron microscope.
  • the optical system can also be a section, ie an arrangement of several components, from the EUV lithography system 100A of FIG. 1a or the DUV lithography system 100B of FIG. 1b.
  • the aperture stop 202 does not necessarily have to be attached in the beam path 200 between two mirrors M1, M2, but that it can also be arranged in the beam path between other optical elements, which are basically lenses, retardation plates, optical grids or can act like that.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere ein Lithographiesystem (100A), umfassend: eine Aperturblende (202), die eine Blendenöffnung (204) mit einer Kante (206) zur Begrenzung eines Strahlengangs (200) des optischen Systems (100A) an seinem äußeren Umfang (200a) aufweist, sowie eine vor der Aperturblende (202) angeordnete Wärmeblende (208) zur teilweisen Abschattung der Aperturblende (202), wobei die Kante (206) der Aperturblende (202) von der Abschattung ausgenommen ist.

Description

Optisches System mit einer Aperturblende
Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102020208007.0 vom 29. Juni 2020, deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere ein Lithographiesystem, umfassend: eine Aperturblende, die eine Blendenöffnung mit einer Kante zur Begrenzung eines Strahlengangs des optischen Systems an seinem äußeren Umfang aufweist.
Bei dem Lithographiesystem kann es sich um eine Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um ein anderes optisches System für die Mikrolithographie handeln, beispielsweise um ein Inspektionssystem, z.B. um ein System zur Vermessung bzw. zur Inspektion von in der Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen. Bei dem Lithographiesystem kann es sich insbesondere um eine EUV-Lithographieanlage oder um eine DUV-Lithographieanlage handeln. EUV steht für „extremes Ultraviolett“ (engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge der Nutzstrahlung zwischen 0,1 nm und 30 nm. DUV steht für „tiefes Ultraviolett“ (engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge der Nutzstrahlung zwischen 30 nm und 250 nm. Die numerische Apertur stellt eine wichtige Kenngröße von Lithographiesystemen, insbesondere von Lithographieanlagen, dar. Die numerische Apertur wird bei Lithographiesystemen mit Hilfe von so genannten Aperturblenden eingestellt bzw. modifiziert. Unter einer Aperturblende versteht man eine Blende, die den Strahlengang an seinem äußeren Umfang (scharf) begrenzt. Zu diesem Zweck weist die Aperturblende eine Blendenöffnung mit einer (umlaufenden) Kante auf. Die Geometrie der Blendenöffnung bzw. der Kante definiert hierbei die Geometrie des äußeren Umfangs des Querschnitts des Strahlengangs bzw. des Strahlenbündels, welches durch die Blendenöffnung der Aperturblende hindurchtritt.
Neben Aperturblenden werden in optischen Systemen auch so genannte Obskurationsblenden verwendet. Diese Blenden sind innerhalb des Strahlengangs des optischen Systems angeordnet und blenden einen inneren Teilbereich des Strahlengangs bzw. des Strahl-Querschnitts aus. Es ist bekannt, Obskurationsblenden mit Hilfe von dünnen Stegen oder auf andere Weise in der Mitte des Strahlengangs zu halten. Aufgrund der Strahlung, welche notwendigerweise auf die Obskurationsblende fällt, wird Wärme in diese eingetragen. Die entsprechende Wärmelast kann nur über die dünnen Stege abgeführt werden. Entsprechend erwärmen sich Obskurationsblenden stärker als Aperturblenden. Im Belichtungsbetrieb von Lithographieanlagen können sich daher Obskurationsblenden auf Temperaturen von mehr als ca. 120°C oder 190°C erwärmen, während die Temperatur von Aperturblenden bis ca. 30-40°C beträgt.
Die hohe Temperatur von Obskurationsblenden kann zu einer relevanten Wärmeausdehnung derselben und/oder der Stege führen, mit denen die Obskurationsblende an einer Halterung angebracht ist. Die Wärmeausdehnung in den Stegen kann zu einer radialen Verspannung führen, welche zu einem Ausweichen der Obskurationsblende in Richtung des Strahlengangs oder quer zum Strahlengang führen kann. Dies hat eine nachteilige Veränderung von optischen Kenngrößen der Lithographieanlage, beispielsweise von deren Telezentrie, zur Folge.
In der DE 102015201 253 A1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Obskurationsblende beschrieben, die einen äußeren Blendenring und eine innerhalb des Blendenrings befindliche Innenblende zum Ausblenden eines inneren Bereichs eines Arbeitslaserstrahls aufweist. In einem Ausführungsbeispiel weist die Innenblende eine Kühleinrichtung auf, die so ausgebildet ist, dass eine definierte Wärmereduzierung in der Innenblende ermöglicht wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Innenblende eine Spiegelfläche zu Reflexion des Arbeitslichts auf.
In der DE 102016221 823 A1 ist ein optisches System mit einer Obskurationsblende und mit einer Halterung beschrieben. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Entkopplungseinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eine Wärmeausdehnung der Obskurationsblende von der Halterung zu entkoppeln. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Wärmeblende in Richtung von Licht in dem Strahlengang vor der Obskurationsblende angeordnet und dazu eingerichtet, die Obskurationsblende teilweise zu beschatten, wobei die lichtbestimmende Kante der Obskurationsblende von der Beschattung ausgenommen ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches System, insbesondere ein Lithographiesystem, bereitzustellen, dessen optische Kenngrößen, insbesondere dessen numerische Apertur, sich im Betrieb möglichst wenig verändert.
Gegenstand der Erfindung Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System der eingangs genannten Art, bei dem vor der Aperturblende - außerhalb des Strahlengangs - eine Wärmeblende zur teilweisen Abschattung der Aperturblende angeordnet ist, wobei die Kante der Aperturblende von der Abschattung ausgenommen ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass nicht nur die (größere) Wärmelast, die auf die ggf. vorhandene Obskurationsblende trifft, sondern auch die Wärmelast, die auf die Aperturblende trifft, einen starken Einfluss auf optische Kenngrößen des optischen Systems haben kann. Dieser Einfluss ist darauf zurückzuführen, dass sich das Material der Aperturblende unter der in der Regel erheblichen Wärmelast durch die Absorption der auszublendenden Strahlung während des Betriebs des optischen Systems, die z.B. bei mehreren Watt liegen kann, so stark erwärmt, dass diese sich thermal ausdehnt. Die thermische Ausdehnung der Aperturblende führt zu einer Verschiebung der Kante der Blendenöffnung von ihrer nominellen Position. Dies führt dazu, dass die Vorgaben für die Positionstoleranz der Aperturblende nicht eingehalten werden können, was zu einer signifikanten Veränderung der numerischen Apertur im Betrieb des optischen Systems führen kann.
Für den Fall, dass die Aperturblende im Projektionssystem eines Lithographiesystems angeordnet ist, besteht das zusätzliche Problem, dass ein Bediener des Lithographiesystems die Beleuchtungseinstellungen an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen kann, so dass die Wärmelast, die auf die Aperturblende trifft, nicht ohne weiteres vorhergesagt werden kann. Eine Anpassung der Dimensionierung der Blendenöffnung an die zu erwartende Wärmelast ist daher nicht möglich. Auch eine Abführung der Wärmelast über eine Halterung der Aperturblende ist zwar möglich, in der Regel lässt sich die Aperturblende aber nicht gut kühlen, da diese nur indirekt mit einer Kühleinrichtung in Verbindung steht, die z.B. bei einer EUV-Lithographieanlage zur Kühlung eines so genannten „mini environments“ (s.u.) genutzt wird. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, zur Reduzierung der Wärmelast auf die Aperturblende eine weitere Blende zu verwenden, die auch als Wärmeblende bezeichnet wird. Die Wärmeblende dient als Abschirmung für die Aperturblende und ist vor der Aperturblende (außerhalb des Strahlengangs) angeordnet. Unter einer Anordnung außerhalb des Strahlengangs wird verstanden, dass die Blendenöffnung der Wärmeblende, genauer gesagt die Kante der Blendenöffnung, den Strahlengang nicht randseitig entlang seines äußeren Umfangs begrenzt, d.h. die Wärmeblende weist keine lichtbegrenzende Kante auf. Die Wärmeblende übernimmt somit nicht die Aufgabe der Aperturblende, den Strahlengang randseitig zu beschneiden, sondern dient lediglich dazu, die thermische Ausdehnung der Aperturblende weitestgehend zu verhindern, so dass die Toleranz-Spezifikation hinsichtlich der Position der Aperturblende eingehalten werden kann. Auf diese Weise können engere Positionier-Toleranzen der Aperturblende eingehalten werden als dies ohne das Vorhandensein der Wärmeblende der Fall wäre.
Bei einer Ausführungsform weist die Wärmeblende eine Blendenöffnung mit einer Kante auf, die vom äußeren Umfang des Strahlengangs beabstandet ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es günstig, wenn die Wärmeblende nicht die Aufgabe der eigentlichen Aperturblende übernimmt, den Strahlengang randseitig zu begrenzen. Um zu vermeiden, dass die Kante der Wärmeblende bei der thermischen Ausdehnung eine lichtbegrenzende Kante darstellt, weist die Kante der Wärmeblende einen Sicherheitsabstand zum äußeren Umfang des Strahlengangs auf.
Bei einer Weiterbildung weist die Kante der Blendenöffnung der Wärmeblende im Betrieb des optischen Systems einen (minimalen) Abstand von mindestens 50 pm, insbesondere von mindestens 1 pm, vom äußeren Umfang des Strahlengangs auf. Die Querschnittsfläche der Blendenöffnung der Wärmeblende ist um ein vorgegebenes Maß größer als die Querschnittsfläche des Strahlengangs am Ort der Wärmeblende, d.h. zwischen dem äußeren Umfang des Strahlengangs und der Kante der Blendenöffnung der Wärmeblende ist ein Spalt gebildet. Der Abstand bzw. die Größe des Spalts ist so bemessen, dass die Wärmblende sich auch bei der maximalen auf diese auftreffenden Wärmelast und somit bei ihrer maximalen Betriebstemperatur nicht so weit ausdehnt, dass die Kante der Blendenöffnung der Wärmeblende den äußeren Umfang des Strahlengangs erreicht.
Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, dass jeder Punkt der Kante der Blendenöffnung bei ihrer maximalen Betriebstemperatur in dem optischen System (einschließlich Toleranzen, z.B. durch Fertigung, Position, ...), mindestens 1 pm, insbesondere mindestens 50 pm vom Strahlengang entfernt angeordnet ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass eine Formänderung der Wärmeblende den Strahlengang bzw. das Nutzlichtvolumen in irgendeiner Weise beeinflusst, bevor der Lichtstrahl auf die Aperturblende trifft. Dadurch ist sichergestellt, dass die Wärmeblende nicht die Rolle der Aperturblende übernimmt.
Die Ausdehnung der Wärmeblende hängt neben der maximalen Wärmelast auch vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Wärmeblende ab. Handelt es sich bei dem Material der Wärmeblende z.B. um Invar, das einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, kann die Wärmeblende mit einem kleineren Abstand zum Strahlengang in dem optischen System installiert werden als dies bei einem Material mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Fall ist. Der Abstand der Kante der Blendenöffnung im Einbauzustand (bei Raumtemperatur (22°C)) wird hierbei abhängig vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Wärmeblende so gewählt, dass im Betrieb des optischen Systems bei der maximalen Betriebstemperatur von typischerweise ca. 40°C der Wärmeblende die obige Bedingung für den Abstand eingehalten wird. Bevorzugt weist die Kante der Blendenöffnung im Betrieb des optischen Systems einen (maximalen) Abstand von nicht mehr als 2 mm, insbesondere von nicht mehr als 1 mm, vom äußeren Umfang des Strahlengangs auf. Je größer der Abstand der Kante der Blendenöffnung der Wärmeblende zum äußeren Umfang des Strahlengangs ist, desto weniger wird die Aperturblende von der Wärmeblende abgeschattet. Der Abstand zwischen der Kante der Blendenöffnung und dem äußeren Rand des Strahlengangs im Betrieb des optischen Systems sollte daher nicht zu groß gewählt werden. Auf diese Weise kann möglichst viel Strahlung durch die Wärmeblende aufgenommen werden, die nicht mehr zur Aperturblende gelangen kann.
Für den Fall, dass sich der Querschnitt des Strahlengangs zwischen der Wärmeblende und der Aperturblende nur geringfügig verändert, gelten die oben angegebenen Werte bezüglich des Abstands zum äußeren Umfang des Strahlengangs entsprechend für den Abstand zum äußeren Umfang der Blendenöffnung der Aperturblende, d.h. die Kante der Blendenöffnung der Wärmeblende weist in einer Projektion in eine Ebene senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems im Betrieb des optischen Systems bei maximaler Wärmelast einen Abstand von mindestens 50 pm bzw. von mindestens 1 pm von der Kante der Blendenöffnung der Aperturblende in der Projektion in dieselbe Ebene auf.
Bei einerweiteren Ausführungsform stimmt die geometrische Form der Blendenöffnung der Wärmeblende mit der geometrischen Form der Blendenöffnung der Aperturblende überein. Unter geometrischen Formen werden wie allgemein üblich kreisförmige, ovale, elliptische, rechteckige, quadratische, polygonale, ... Formen, aber auch Freiformen verstanden. Unter einer übereinstimmenden geometrischen Form wird z.B. verstanden, dass die Blendenöffnung bzw. die Kante der Blendenöffnung der Aperturblende und der Wärmeblende ovale bzw. elliptische Formen oder in der Geometrie (ggf. abgesehen von einer Skalierung, s.u.) übereinstimmende Freiformen aufweisen. Die Abmessungen der jeweiligen geometrischen Form bzw. der Blendenöffnung sind bei der Wärmeblende in der Regel größer als bei der Aperturblende. Unter derselben geometrischen Form wird auch verstanden, dass die beiden Blendenöffnungen ggf. in zwei zueinander senkrechten Richtungen unterschiedlich skaliert sind, beispielsweise wenn sich das Verhältnis der Längen der Hauptachsen einer Blendenöffnung mit ovaler bzw. elliptischer Geometrie der Wärmeblende und der Aperturblende voneinander unterscheiden. Dies ist typischerweise der Fall, wenn die Aperturblende und die Wärmeblende nicht parallel, sondern unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind (s.u.). Für den Fall, dass die Aperturblende und die Wärmeblende unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind, wird für den Vergleich der geometrischen Form der Blendenöffnung der Wärmeblende mit der geometrischen Form der Blendenöffnung der Aperturblende die Projektion der Blendenöffnung der Wärmeblende in die Ebene der Aperturblende herangezogen.
Bei einer Ausführungsform ist die Wärmeblende unter einem von 0° verschiedenen Winkel zur Aperturblende ausgerichtet. Der Winkel ist typischerweise größer als 1°, bevorzugt größer als 3°, besonders bevorzugt größer als 5°. Der Winkel kann insbesondere zwischen ca. 8° und ca. 20° liegen. Während die Aperturblende in der Regel in bzw. in der Nähe einer definierten Ebene (Pupillenebene) angeordnet ist, ist dies bei der Wärmeblende nicht erforderlich, da diese keine optische Funktion übernimmt. Es kann günstig sein, die Wärmeblende in einer definierten Ausrichtung, z.B. in einer horizontalen Ebene anzuordnen, während die Aperturblende bezüglich dieser Ebene geneigt, d.h. unter einem Winkel, ausgerichtet ist. Die Möglichkeit, die Wärmeblende nahezu beliebig im Raum ausrichten zu können kann insbesondere dazu verwendet werden, die Kühlung der Wärmeblende zu vereinfachen. Auch kann bei der Ausrichtung der Aperturblende unter einem Winkel zur Wärmeblende ggf. der zur Verfügung stehende Bauraum besser genutzt werden. Die Ausrichtung der Wärmeblende in einer z.B. horizontalen Ebene kann auch dazu verwendet werden, um die Wärmeblende als Referenzfläche für ein Blenden-Modul zu verwenden, in das die Aperturblende sowie weitere Blenden, z.B. eine Obskurationsblende bzw. ein Obskurationsblenden-Rahmen, integriert ist und in dem die Aperturblende positioniert wird. Die Wärmeblende kann in ihrer lateralen Position durch Anschläge an einer geeigneten Schnittstelle fixiert bzw. positioniert werden. Das Blenden-Modul kann mit Hilfe von Abstandshaltern in einer gewünschten Position relativ zum Strahlengang innerhalb des optischen Systems gehalten werden, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System eine Obskurationsblende zum Ausblenden eines inneren Teilbereichs des Strahlengangs. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Obskurationsblende ausgebildet, einen inneren Teilbereich des Querschnitts des Strahlengangs auszublenden bzw. abzuschatten. Die Obskurationsblende wird typischerweise verwendet, um eine Obskuration, beispielsweise einen Durchbruch in einem Spiegel oder dergleichen, durch den der Strahlengang des optischen Systems führt, zu verdecken. Eine Obskuration bzw. ein obskuriertes Design kann insbesondere bei Projektionssystemen bzw. Projektionsobjektiven für die EUV- Lithographie verwendet werden, die eine hohe numerische Apertur aufweisen. Bei einem Projektionssystem mit einem obskurierten Design bleibt ein kleiner Teilbereich der Austrittspupille dunkel, ein solches Design ermöglicht es aber, erhebliche Vorteile hinsichtlich der Transmission zu realisieren. Projektionssysteme mit einem obskurierten optischen Design, genauer gesagt mit einer obskurierten Pupille, sind beispielsweise in der W02006/069725 A1 beschrieben, welche in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Die Aperturblende kann als Halterung für die Obskurationsblende dienen, wie dies beispielsweise in der DE 102016221 823 A1 beschrieben ist, welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Bei einer Weiterbildung ist die Obskurationsblende im Strahlengang zwischen der Aperturblende und der Wärmeblende angeordnet. In diesem Fall ist die Obskurationsblende typischerweise in geringem Abstand zur Aperturblende angeordnet und in der Regel im Wesentlichen parallel zur Aperturblende ausgerichtet. Dies ist günstig, da sowohl die Aperturblende als auch die Obskurationsblende in dem optischen System in der Regel in bzw. in der Nähe einer Pupillenebene angeordnet sind. Die Aperturblende dient in diesem Fall nicht als Halterung für die Obskurationsblende, die z.B. über Stege oder dergleichen an einer eigenen Halterung befestigt ist. Bei der Halterung kann es sich um einen Tragrahmen des optischen Systems oder um ein Blenden-Modul handeln, an dem typischerweise auch die Aperturblende befestigt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System eine Halterung zum Halten der Obskurationsblende im Strahlengang, sowie bevorzugt eine Entkopplungseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Wärmeausdehnung der Obskurationsblende von der Halterung zu entkoppeln. Die Obskurationsblende bildet ein Blendenelement, welches beispielsweise über Stege an der Halterung befestigt ist. Wie dies in der eingangs zitierten DE 102016 221 823 A1 beschrieben ist, kann das optische System eine Entkopplungseinrichtung aufweisen, um die Wärmeausdehnung der Obskurationsblende von der Halterung zu entkoppeln. Die Entkopplungseinrichtung kann zu diesem Zweck beispielsweise eine oder mehrere Federn aufweisen, die z.B. zwischen der Obskurationsblende und der Halterung oder zwischen einem jeweiligen Steg und der Halterung, angeordnet sind. Bei der Halterung der Obskurationsblende kann es sich um einen Tragrahmen des optischen Systems handeln, an dem typischerweise auch die Aperturblende befestigt ist, oder um ein Bauteil, welches mit dem Tragrahmen verbunden ist, z.B. um ein Blenden-Modul.
Aufgrund des typischerweise geringen Abstands zwischen der Aperturblende und der Obskurationsblende führt eine Erwärmung der Aperturblende zur Emission von Wärmestrahlung und daher zu einem ggf. erheblichen Wärmeeintrag in die Obskurationsblende. Durch die weiter oben beschriebene Wärmeblende wird die Wärmelast der Aperturblende reduziert, so dass weniger Wärmestrahlung von der Aperturblende zur Obskurationsblende gelangt und auch deren Wärmelast reduziert wird.
Bei einerweiteren Ausführungsform weist das optische System mindestens eine Strahlfalle zur Absorption von an der Obskurationsblende reflektierter Strahlung auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird in der Regel ein Teil der auf die Obskurationsblende auftreffenden Strahlung an der Obskurationsblende reflektiert. Um die reflektierte Strahlung aufzufangen, genauer gesagt um diese zu absorbieren, kann das optische System (mindestens) eine Strahlfalle aufweisen, die ein die Strahlung absorbierendes Material aufweist bzw. aus einem solchen Material besteht. Es ist günstig, wenn die an der Obskurationsblende reflektierte Strahlung durch die Blendenöffnung der Wärmeblende hindurch treten kann, bevor diese auf die Strahlfalle trifft, da auf diese Weise mehr Freiheiten für die Anordnung der Strahlfalle in dem optischen System bestehen. Um zu erreichen, dass die an der Obskurationsblende zurückreflektierte Strahlung vollständig durch die Blendenöffnung der Wärmeblende hindurchtritt, ist es günstig, wenn die Obskurationsblende - und damit auch die typischerweise parallel zu dieser ausgerichtete Aperturblende - unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Die Strahlfalle kann beispielsweise an der Innenseite eines Vakuum-Gehäuses des optischen Systems angebracht sein (s.u.), das mit Hilfe einer Temperiereinrichtung temperiert, insbesondere gekühlt, werden kann.
Bei einerweiteren Ausführungsform umfasst das optische System eine Temperiereinrichtung, insbesondere eine Kühleinrichtung, zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, der Wärmeblende. Da die Wärmeblende den Hauptteil der Wärmelast trägt, der ansonsten auf die Aperturblende treffen würde, ist es günstig, wenn die Wärmelast von der Wärmeblende schnell bzw. leicht abgeführt werden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die thermische Ausdehnung der Kante bzw. der Kontur der Wärmeblende bei der Erwärmung im Betrieb des optischen Systems nicht zu groß ist, wodurch die Kante der Blendenöffnung der Wärmeblende näher am äußeren Umfang des Strahlengangs angeordnet werden kann. Entsprechend kann die Wärmelast, die auf die Aperturblende trifft, reduziert werden, da ein größerer Anteil der Wärmelast von der Wärmeblende aufgenommen wird.
Die Temperiereinrichtung kann zur direkten Kühlung der Wärmeblende oder zur indirekten Kühlung der Wärmeblende, z.B. durch die Kühlung einer Halterung der Wärmeblende, ausgebildet sein. Die Temperiereinrichtung kann auch dazu dienen, um die Wärmeblende zu heizen. Die Temperiereinrichtung kann beispielsweise ein Peltierelement zum Heizen und/oder zum Kühlen oder eine Fluid- und/oder Gaskühlung umfassen. Im Falle einer Fluidkühlung kann beispielsweise die Wärmeblende selbst, eine Halterung der Wärmeblende oder ein anderes Bauelement, welches mit der Wärmeblende bzw. mit der Halterung bevorzugt in flächigem Kontakt steht, mit Hilfe eines Kühlfluids, beispielsweise mit Hilfe von Kühlwasser, gekühlt werden. Auch eine Heizung der Wärmeblende ist auf diese Weise möglich.
Bei einer Weiterbildung steht die Wärmeblende in Kontakt mit einer Oberfläche eines Vakuum-Gehäuses des optischen Systems und die Temperiereinrichtung ist zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, des Vakuum-Gehäuses ausgebildet. Durch den bevorzugt flächigen Kontakt der Oberfläche des Vakuum-Gehäuses mit der Wärmeblende, bei der es sich typischerweise um ein im Wesentlichen plattenförmiges Bauteil handelt, kann eine effiziente Temperierung, insbesondere eine effiziente Kühlung, der Wärmeblende erfolgen.
Bei dem Vakuum-Gehäuse kann es sich insbesondere um ein Gehäuse handeln, welches ein so genanntes „mini-environment“ begrenzt, in dem mindestens ein optisches Element angeordnet ist, wie dies beispielsweise in der W02008/034582 A1 beschrieben ist, welche in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Die Temperiereinrichtung kann als Kühleinrichtung ausgebildet sein, um das Vakuum-Gehäuse z.B. mittels einer Fluidkühlung, insbesondere mittels einer Wasserkühlung, zu kühlen. Zu diesem Zweck können in dem Vakuum-Gehäuse oder in einem mit dem Vakuum-Gehäuse in Kontakt stehenden Bauteil Kühlkanäle vorgesehen sein.
Bei einerweiteren Ausführungsform ist/sind die Aperturblende und/oder die Wärmeblende aus einem metallischen Material gebildet, welches bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Aluminium, Kupfer und Stahl. Die Aperturblende, die Wärmeblende und/oder die ggf. vorhandene Obskurationsblende sind bevorzugt plattenförmig und aus einem metallischen Material, beispielsweise aus einem Metallblech, gebildet. Die Verwendung metallischer Materialien, insbesondere von Aluminium oder von Kupfer, welche eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen, hat sich als günstig für die Kühlung der Blenden erwiesen. Allerdings ist auch bei der Verwendung von Aluminium oder Kupfer als Blenden-Material der Aperturblende die durch die thermische Ausdehnung hervorgerufene Positionsabweichung ohne die Verwendung der Wärmeblende erheblich. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische System ein Projektionssystem zur Abbildung einer Photomaske auf einen Wafer, wobei die Aperturblende im Bereich einer Pupillenebene des Projektionssystems angeordnet ist. In diesem Fall ist das optische System als Lithographieanlage ausgebildet und weist zusätzlich zu dem Projektionssystem ein Strahlformungs und Beleuchtungssystem auf. In Abhängigkeit von der abzubildenden Struktur auf der Maske werden die Beleuchtungseinstellungen des Strahlformungs- und Beleuchtungssystems verändert, was eine Auswirkung auf die Strahlungsleistung bzw. auf die Wärmelast an der Aperturblende hat. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann - falls diese benötigt wird - auch die Obskurationsblende in bzw. in unmittelbarer Nähe zur Pupillenebene angeordnet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1a eine schematische Darstellung einer EUV-Lithographieanlage,
Fig. 1b eine schematische Darstellung einer DUV-Lithographieanlage,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Aperturblende zur
Begrenzung eines äußeren Umfangs eines Strahlengangs der EUV-Lithographieanlage von Fig. 1 sowie einer Wärmeblende zur teilweisen Abschattung der Aperturblende, sowie
Fig. 3a, b schematische Darstellungen einer Draufsicht auf die
Aperturblende bzw. auf die Aperturblende mit der vorgelagerten Wärmeblende.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1a zeigt schematisch den Aufbau einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem in Fig. 1a angedeuteten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV- Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich, z.B. im Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind. Das in Fig. 1a dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Photomaske (engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1-M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Fig. 1b zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, die ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu Fig. 1a beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV- Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Das in Fig. 1b dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV- Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist.
Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte Auflösung bei der Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf.
Fig. 2 zeigt ein Detail der EUV-Lithographieanlage 100A von Fig. 1a, genauer gesagt des Projektionssystems 104. Der erste Spiegel M1 , der in Fig. 2 dargestellt ist, und der zweite Spiegel M2 (vgl. Fig. 1a) definieren einen Abschnitt des Strahlengangs 200 des Projektionssystems 104 bzw. der EUV- Lithographieanlage 100A. Zwischen dem ersten Spiegel M1 und dem zweiten Spiegel M2 ist eine Aperturblende 202 angeordnet, die eine Blendenöffnung 204 mit einer umlaufenden Kante 206 zur Begrenzung des Strahlengangs 200 der EUV-Lithographieanlage 100A an seinem äußeren Umfang 200a aufweist. Die Aperturblende 202 dient dazu, den Strahlengang 200 randseitig zu beschneiden bzw. präzise zu definieren, um die (eintrittsseitige) numerische Apertur des Projektionssystems 104 festzu legen. Ein Anteil der EUV-Strahlung 108A der EUV-Lithographieanlage, der auf einen an die Kante 206 angrenzenden Bereich der Aperturblende 202 trifft, wird vom Material der Aperturblende 202 absorbiert, wodurch diese sich erwärmt. Die Aperturblende 202 ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem metallischen Material, d.h. es handelt sich um ein Metall-Blech. Insbesondere metallische Materialien mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten, z.B. Aluminium, Kupfer oder Stahl, haben sich als Materialien für die Aperturblende 202 (und auch für die Wärmeblende 208 (s.u.)) als günstig erwiesen, da dies eine direkte Kühlung ermöglicht.
Es hat sich gezeigt, dass sich die Aperturblende 202 trotz der Tatsache, dass diese aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten gebildet ist, im Betrieb der EUV-Lithographieanlage 100A ggf. erheblich erwärmt, da diese einer Wärmelast von ggf. mehreren Watt ausgesetzt ist, so dass diese sich auf Temperaturen von mehr als ca. 30-40°C aufheizt. Durch die Erwärmung der Aperturblende 202 im Betrieb der EUV-Lithographieanlage 100A dehnt diese sich (ggf. inhomogen) aus, was eine Fehlpositionierung der Blendenöffnung 204 relativ zum Strahlengang 200 und/oder eine Veränderung der Geometrie, insbesondere eine Verringerung der Größe der Blendenöffnung 204, zur Folge haben kann. Dies führt zu optischen Fehlern bei der Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124.
Um die Wärmelast auf die Aperturblende 202 zu verringern, ist im Strahlweg der EUV-Strahlung 108A vor der Aperturblende 202 eine Wärmeblende 208 angeordnet. Die Wärmeblende 208 dient dazu, die Aperturblende 202 teilweise von der EUV-Strahlung 108A abzuschatten, wobei die Kante 206 der Aperturblende 202 von der Abschattung ausgenommen ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass allein die Aperturblende 202 und nicht die Wärmeblende 208 die Funktion der Festlegung der numerischen Apertur des Projektionssystems 104 übernimmt. Um dies zu erreichen, weist die Wärmeblende 208 eine Blendenöffnung 210 mit einer Kante 212 auf, die vom äußeren Umfang 200a des Strahlengangs 200 beabstandet ist.
Die Wärmeblende 208 wird von EUV-Strahlung 108A getroffen, die innerhalb des Projektionssystems 104, aber außerhalb des Strahlengangs 200 propagiert und die daher nicht zur Abbildung beiträgt. Die EUV-Strahlung 108A, die auf die Wärmeblende 208 trifft, kann auch an Bauteilen der EUV-Lithographieanlage 100A außerhalb des Strahlengangs 200 gestreut worden sein. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Wärmeblende 208 vollständig außerhalb des Strahlengangs 200 der Nutzstrahlung angeordnet, d.h. der Strahlung, die zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 beiträgt. Die Wärmeblende 208 wird aber von so genanntem Falschlicht getroffen, das nicht zum Wafer 124 gelangt und das von der Wärmeblende 208 absorbiert wird.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel weist die Kante 212 der Blendenöffnung 210 der Wärmeblende 208 im Betrieb der EUV-Lithographieanlage 100A bei ihrer maximal möglichen Betriebstemperatur von z.B. ca. 40°C einen (minimalen) Abstand A von mindestens 50 pm, insbesondere von mindestens 1 pm vom äußeren Umfang des Strahlengangs 200a auf. Der Abstand A der Kante 212 der Blendenöffnung 210 ist einerseits so groß bemessen, dass die Wärmeblende 208 auch bei maximaler zu erwartender Wärmelast sich nicht so weit ausdehnt, dass die Kante 212 der Wärmeblende 208 den äußeren Umfang 200a des Strahlengang 200 erreicht und andererseits so klein bemessen, dass die Aperturblende 202 eine möglichst große Abschattung durch die Wärmeblende 208 erfährt. Der Abstand A zwischen der Kante 212 der Blendenöffnung 210 der Wärmeblende 208 und dem äußeren Umfang 200a des Strahlengangs 200 muss nicht konstant sein, vielmehr kann der Abstand A in Umfangsrichtung der Kante 212 variieren. Typische Werte für den Abstand A zwischen der Kante 212 der Wärmeblende 208 und dem äußeren Umfang 200a des Strahlengangs 200 in der Ebene der Wärmeblende 208 liegen zwischen ca. 1 pm und ca. 2 mm, insbesondere zwischen ca. 50 pm und ca. 1 mm. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist die Aperturblende 202 in bzw. in unmittelbarer Nachbarschaft zu einer Pupillenebene 132 des Strahlengangs 200 des Projektionssystems 104 angeordnet. Diese Anordnung bedingt, dass die Aperturblende 202 unter einem Winkel a zu einer horizontalen Ebene geneigt angeordnet ist, welche die XY-Ebene eines XYZ-Koordinatensystems bildet. Im Gegensatz zur Aperturblende 202 ist die Wärmeblende 208 horizontal, d.h. parallel zur XY-Ebene, ausgerichtet. Der Winkel a, unter dem die Aperturblende 202 zur Wärmeblende 208 ausgerichtet ist, liegt in der Regel bei mehr als 1 °, bei mehr als 3° bzw. bei mehr als 5°. Typische Werte für den Winkel a zwischen der Aperturblende 202 und der Wärmeblende 208 liegen zwischen ca. 8° und ca. 20°, wobei die Größe des Winkels a unter anderem vom Design des Projektionssystems 104 abhängig ist.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf die Aperturblende 202 in Richtung der optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 bzw. der EUV- Lithographieanlage 100A von Fig. 1a. Fig. 3b zeigt eine Draufsicht auf die Aperturblende 202 und auf die Wärmeblende 208 in Richtung der optischen Achse 126 in Propagationsrichtung der EUV-Strahlung 108A bzw. entlang der optischen Achse 126. Wie in Fig. 3a, b zu erkennen ist, weisen sowohl die Blendenöffnung 204 der Aperturblende 202 als auch die - größere - Blendenöffnung 210 der Wärmeblende 208 eine ovale geometrische Form auf. Gleichwohl ist jede andere Geometrie - kreisförmig oder nicht kreisförmig - der Blendenöffnung 204 der Aperturblende 202, auch eine Freiform-Geometrie, möglich. Die Blendenöffnung 210 der Wärmeblende 208 ist typischerweise an die geometrische Form der Blendenöffnung der Aperturblende 202 angepasst bzw. stimmt mit dieser überein.
Wie anhand von Fig. 3b zu erkennen ist, ist die Kante 206 der Aperturblende 202 in der Projektion entlang des optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 von der Kante 212 der Wärmeblende 208 um einen Abstand A beabstandet, der wie weiter oben beschrieben bei mindestens 50 pm, insbesondere bei mindestens 1 pm liegt. Der Abstand A bzw. die Breite des Spalts zwischen der Kante 206 der Aperturblende 208 und der Kante 212 der Wärmeblende 208 in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse 126 liegt im gezeigten Beispiel zwischen ca. 1 pm und 2 mm, insbesondere zwischen ca. 50 pm und ca. 1 mm.
Das Projektionssystem 104 umfasst eine nicht gezeigte Obskuration, bspw. einen Durchbruch in einem der Spiegel M1 bis M6, durch welchen der Strahlengang 200 des Projektionssystems 104 führt. Die Obskuration soll mit Hilfe einer Obskurationsblende 214 verdeckt werden, insbesondere um eine Feldabhängigkeit einer entsprechenden Abschattung (in der Ebene des Wafers 124) zu reduzieren. Die Obskurationsblende 214 ist dazu ausgebildet, einen inneren Teilbereich 200b des Strahlengangs 200 abzudecken bzw. auszublenden. Das heißt, ein Teil der EUV-Strahlung 108A wird auf seinem Weg durch den Strahlengang 200 von dem ersten Spiegel M1 zu dem zweiten Spiegel M2 von der Obskurationsblende 214 reflektiert oder absorbiert. Die Obskurationsblende 214 ist vollständig innerhalb des Strahlengangs 200 in bzw. in der Nähe der Pupillenebene 132 angeordnet, und zwar zwischen der Aperturblende 202 und der Wärmeblende 208. Die Obskurationsblende 214 kann eine reflektierende Beschichtung (nicht gezeigt) aufweisen, so dass ein Wärmeeintrag in die Obskurationsblende 214 reduziert ist.
Im gezeigten Beispiel ist die Obskurationsblende 214 als ovale bzw. ellipsenförmige Scheibe ausgebildet und weist eine äußere, umlaufende Kante auf, welche als lichtbestimmende Kante für die Abschattung des inneren Teilbereichs 200b des Strahlengangs 200 dient.
Das Projektionssystem 104 umfasst auch eine Halterung 216, welche die Obskurationsblende 214 im Strahlengang 200 hält. Die Halterung 216 ist im gezeigten Beispiel an einem Blenden-Modul 228 des Projektionssystems 104, genauer gesagt an einer Seitenwand des Blenden-Moduls 228, befestigt. Es ist auch möglich, dass die Halterung 216 selbst einen Teil des Blenden-Moduls 228 bildet oder dass die Halterung 216 als ein Tragrahmen des Projektionssystems 104 ausgebildet ist, der zur Halterung der Spiegel M1 bis M6 dient. Die Halterung der Spiegel M1 bis M6 kann insbesondere mittels Aktuatoren (beispielsweise Gewichtskraftkompensatoren und/oder Lorentz Aktuatoren) erfolgen. Alternativ zu dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel kann die Aperturblende 202 selbst als Halterung für die Obskurationsblende 214 dienen.
Die Obskurationsblende 214 ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel über Stege 218 an der Halterung 216 befestigt. Zur thermischen Entkopplung der Wärmeausdehnung der Obskurationsblende 214 von der Halterung 216 weist das Projektionssystem 104 im gezeigten Beispiel eine Entkopplungseinrichtung 220 auf. Die Entkopplungseinrichtung 220 ist zwischen der Halterung 216 und der Obskurationsblende 214 angeordnet und ist bei dem gezeigten Beispiel als elastisch federnder Steg 218 ausgebildet. Auch andere Ausgestaltungen der Entkopplungseinrichtung 220 sind möglich, beispielsweise kann die Entkopplungseinrichtung eine oder mehrere Federn umfassen, die zwischen einem jeweiligen Steg 218 und der Halterung 216 angebracht sind, wie dies beispielsweise in der eingangs zitierten DE 102016221 823 A1 näher beschrieben ist.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Aperturblende 202, die Obskurationsblende 214 und die Wärmeblende 208 in einem gemeinsamen Blenden-Modul 228 untergebracht, das selbst Teil eines nicht bildlich dargestellten Vakuum-Gehäuses ist, das die (Vakuum-)Umgebung des zweiten Spiegels M2 (vgl. Fig. 1a) umgibt bzw. diesen kapselt. Das Blenden-Modul 228 ist an der Oberseite eines in Fig. 2 dargestellten Vakuum-Gehäuses 224 angebracht, welches den ersten Spiegel M1 umgibt bzw. kapselt.
Das Blenden-Modul 228, genauer gesagt die Wärmeblende 208, liegt mit ihrer Unterseite flächig an einer in horizontaler Richtung verlaufenden Oberfläche 226 an der Oberseite des Vakuum-Gehäuses 224 auf bzw. an dem Vakuum- Gehäuse 224 an. Das Vakuum-Gehäuse 224 wird mit Hilfe einer Temperiereinrichtung 222 temperiert, d.h. geheizt und/oder gekühlt. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Temperiereinrichtung um eine Kühleinrichtung , die im gezeigten Beispiel zur Wasserkühlung des Vakuum- Gehäuses 224 ausgebildet ist. In bzw. an dem Vakuum-Gehäuse 224 sind zu diesem Zweck nicht bildlich dargestellte Kühlkanäle angebracht. Der flächige Kontakt zwischen der Wärmeblende 208 und dem Vakuum-Gehäuse 224 vereinfacht deren Kühlung. Um die Wärmeblende 208 effektiv kühlen zu können, ist diese ebenso wie die Aperturblende 202 aus einem metallischen Material gebildet, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl. Aufgrund ihrer horizontalen Ausrichtung eignet sich die Wärmeblende 208 auch als Referenz bzw. als Ausgangsposition für nicht bildlich dargestellte Abstandshalter, welche die Aperturblende 202 und die Obskurationsblende 214 innerhalb des Blenden- Moduls 228 halten. Es ist auch möglich, eine Temperiereinrichtung 222 vorzusehen, die es ermöglicht, das Vakuum-Gehäuse 224 wahlweise zur kühlen oder zu heizen. Zu diesem Zweck kann die Temperiereinrichtung 222 z.B. als Peltier-Element ausgebildet sein oder mindestens ein Peltier-Element aufweisen.
Wie in Fig. 2 ebenfalls zu erkennen ist, ist an der Innenseite des Vakuum- Gehäuses 224 eine Strahlfalle 230 („beam dump“) angebracht. Die Strahlfalle 230 dient dazu, an der Obskurationsblende 214 reflektierte EUV-Strahlung 232 zu absorbieren. Wie in Fig. 2 ebenfalls zu erkennen ist, tritt die reflektierte EUV- Strahlung 232 durch die Blendenöffnung 210 der Wärmeblende 208 hindurch, bevor diese auf die Strahlfalle 230 an dem gekühlten Vakuum-Gehäuse 244 trifft und von der Strahlfalle 230 absorbiert wird. Um zu ermöglichen, das die reflektierte EUV-Strahlung 232 durch die Blendenöffnung 210 der Wärmeblende 208 hindurchtritt und nicht (teilweise) von der Wärmeblende 208 abgeschattet wird, ist es günstig, wenn die Aperturblende 202 (und insbesondere die parallel zur Aperturblende 202 ausgerichtete Obskurationsblende 214) unter einem Winkel a zur Wärmeblende 208 ausgerichtet ist, wie dies bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel der Fall ist. Es versteht sich, dass die Aperturblende 202 nicht nur bei dem weiter oben beschriebenen EUV-Lithographiesystem 100A, sondern auch bei anderen optischen Systemen mit Hilfe einer Wärmeblende 208 abgeschattet werden kann, um die Wärmelast zu reduzieren. Bei dem optischen System kann es sich insbesondere um die in Fig. 1 b dargestellte DUV-Lithographieanlage 100B handeln. Bei dem optischen System kann es sich auch um ein Mikroskop, insbesondere um ein Elektronenmikroskop, handeln. Insbesondere kann es sich bei dem optischen System auch um einen Ausschnitt, d. h. eine Anordnung mehrerer Bauteile, aus der EUV-Lithographieanlage 100A von Fig. 1a oder der DUV-Lithographieanlage 100B von Fig. 1b handeln. Es versteht sich, dass die Aperturblende 202 nicht zwingend im Strahlengang 200 zwischen zwei Spiegeln M1 , M2 angebracht werden muss, sondern dass diese auch im Strahlengang zwischen anderen optischen Elementen angeordnet werden kann, bei denen es sich grundsätzlich um Linsen, Verzögerungsplatten, optische Gitter oder dergleichen handeln kann.

Claims

Patentansprüche
1. Optisches System, insbesondere Lithographiesystem (100A, 100B), umfassend: eine Aperturblende (202), die eine Blendenöffnung (204) mit einer Kante (206) zur Begrenzung eines Strahlengangs (200) des optischen Systems an seinem äußeren Umfang (200a) aufweist, gekennzeichnet durch eine vor der Aperturblende (202) angeordnete Wärmeblende (208) zur teilweisen Abschattung der Aperturblende (202), wobei die Kante (206) der Aperturblende (202) von der Abschattung ausgenommen ist, wobei die Wärmeblende (208) eine Blendenöffnung (210) mit einer Kante (212) aufweist, die vom äußeren Umfang (200a) des Strahlengangs (200) beabstandet ist, und wobei die Kante (212) der Blendenöffnung (210) der Wärmeblende (20) im Betrieb des optischen Systems einen Abstand (A) von nicht mehr als 2 mm vom äußeren Umfang (200a) des Strahlengangs (200) aufweist.
2. Optisches System nach Anspruch 1 , bei dem die Kante (212) der Blendenöffnung (210) der Wärmeblende (20) im Betrieb des optischen Systems einen Abstand (A) von mindestens 50 pm, insbesondere von mindestens 1 pm vom äußeren Umfang (200a) des Strahlengangs (200) aufweist.
3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kante (212) der Blendenöffnung (210) der Wärmeblende (20) im Betrieb des optischen Systems einen Abstand (A) von nicht mehr als 1 mm vom äußeren Umfang (200a) des Strahlengangs (200) aufweist.
4. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine geometrische Form der Blendenöffnung (210) der Wärmeblende (208) mit einer geometrischen Form der Blendenöffnung (204) der Aperturblende (202) übereinstimmt.
5. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wärmeblende (208) unter einem Winkel (a) zur Aperturblende (202) ausgerichtet ist.
6. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Obskurationsblende (214) zum Ausblenden eines inneren Teilbereichs (200b) des Strahlengangs (200).
7. Optisches System nach Anspruch 6, bei dem die Obskurationsblende (214) im Strahlengang (200) zwischen der Aperturblende (202) und der Wärmeblende (208) angeordnet ist.
8. Optisches System nach Anspruch 6 oder 7, weiter umfassend: mindestens eine Strahlfalle (230) zur Absorption von an der Obskurationsblende (214) reflektierter Strahlung (232).
9. Optisches System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, weiter umfassend: eine Halterung (216) zum Halten der Obskurationsblende (214) im Strahlengang (200), sowie bevorzugt eine Entkopplungseinrichtung (220), die ausgebildet ist, eine Wärmeausdehnung der Obskurationsblende (214) von der Halterung (216) zu entkoppeln.
10. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Temperiereinrichtung (222), insbesondere eine Kühleinrichtung, zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, der Wärmeblende (202).
11. Optisches System nach Anspruch 10, bei dem die Wärmeblende (202) in Kontakt mit einer Oberfläche (226) eines Vakuum-Gehäuses (224) des optischen Systems steht, und bei dem die Temperiereinrichtung (222) ausgebildet ist, das Vakuum-Gehäuse (224) zu temperieren.
12. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aperturblende (202) und/oder die Wärmeblende (208) aus einem metallischen Material gebildet ist/sind, welches bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Aluminium, Kupfer und Stahl.
13. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: ein Projektionssystem (104) zur Abbildung einer Photomaske (120) auf einen Wafer (124), wobei die Aperturblende (202) im Bereich einer Pupillenebene (132) des Projektionssystems (104) angeordnet ist.
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