WO2022069426A1 - Mikrospiegel-array für eine beleuchtungsoptische komponente einer projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Mikrospiegel-array für eine beleuchtungsoptische komponente einer projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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illumination
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Michael Patra
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets

Definitions

  • the invention relates to a micromirror array for an illumination-optical component of a projection exposure system.
  • the invention also relates to an optical illumination component with such a micromirror array, an optical assembly with such an optical illumination component, illumination optics with such an illumination optical component or with such an optical assembly, an optical system with such illumination optics, an illumination system with a such illumination optics or with such an optical system, a projection exposure system for projection lithography with such an illumination system, a method for producing a micro- or nano-structured component using such a projection exposure system, and a micro- or nano-structured component produced with such a method.
  • a micromirror array of the type mentioned at the outset is known from WO 2015/028 451 A1, WO 2013/167 409 A1 and WO 2009/100 856 A1.
  • this object is achieved by a micromirror array having the features specified in claim 1 and by a micromirror array having the features specified in claim 2 .
  • the module columns in which the mirror modules are arranged are shifted relative to one another in such a way that, on the one hand, the micromirror array can reflect a predetermined total illumination light bundle, and on the other hand, despite a regularly necessary tilting of the mirror modules to an object displacement direction, there is no overhang used mirror module sections to enable small reflection fold angles is not undesirably large.
  • this makes it possible to use the micromirror array as part of an illuminated optical component that is used as the last component in front of a reflective object to be illuminated, so that due to the small overhang of the sections of the mirror modules not used for reflection, a small reflection fold angle on the object, i.e. an angle of incidence of illumination light close to a vertical incidence on the object , is realizable.
  • a small reflection fold angle enables, for example, a small angle of incidence of the illumination light on the reflecting object, for example in the range of 2° and 8°.
  • a displacement of the module columns along the boundary line can be less than half an extension of the respective mirror module along the boundary line and can be, for example, less than 50%, less than 40%, less than 30%, less than 20% or even less than 10% than the mirror module extension along the boundary line.
  • the shift is regularly greater than 1% of the extension of the respective mirror module along the boundary line.
  • some or all of the module columns of the micromirror array that are adjacent to one another can be shifted relative to one another.
  • This also makes it possible, in particular, to use the micromirror array as part of an illumination-optical component that is used as the last component in front of a reflective object to be illuminated, with the smallest possible reflection fold angle on the object, i.e. an angle of incidence of illumination light close to a vertical incidence , is realizable.
  • Such a small angle of incidence which can be in the range between 2° and 8°, for example, has proven to be advantageous in particular for illuminating mask structures of lithography masks that are used in projection lithography.
  • the mirror modules of the micromirror array can have square borders. Alternatively or additionally, the micromirror array can also be equipped with rectangular, non-square mirror modules. An arrangement of the mirror modules, in which the module columns are shifted relative to one another, can take place in a non-Cartesian grid.
  • the module columns each have several mirror modules. Individual module columns can also have exactly one mirror module. Depending on the design, all module columns can also have several mirror modules.
  • the number of mirror modules per module column can be in the range between 1 and 100, in the range between 1 and 75, in the range between 1 and 65 and in the range between 2 and 50, for example.
  • a micromirror array for an illumination-optical component of a projection exposure system for projection lithography comprising a multiplicity of micromirrors which are arranged in groups in a multiplicity of mirror modules, the mirror modules each having a rectangular module boundary, with the mirror modules are arranged in module columns, with at least some of the module columns being shifted relative to one another along a column boundary line in such a way that at least some of the mirror modules bordering one another across the boundary line are arranged shifted relative to one another, so that their module boundary sides running transversely to the boundary line are not aligned with each other, with the micromirror array being arranged on a carrier, wherein the carrier has a near boundary side which is closest to an arrangement area of the mirror modules of the micromirror array on the carrier, wherein at least one of the boundary lines between the module columns encloses a smallest angle with a normal on a carrier boundary direction of the near boundary side, which is less than 45°.
  • This configuration of the micromirror array can be combined with features of the other configurations of the micromirror arrays discussed above.
  • the micromirror array can be part of an illumination-optical component, in particular part of a facet mirror.
  • the illumination-optical component can be the last component in front of an object to be illuminated.
  • the illumination-optical component can be part of an optical assembly, which includes an object holder for holding a lithography mask in an object field, wherein the object holder can be displaced along a displacement direction via an object displacement drive. At least one of the boundary lines between the module columns of the micromirror array can enclose a smallest angle with the displacement direction, which is in the range between 0° and 90° and which is in particular smaller than 45°.
  • the illumination-optical component or the optical assembly can be part of an illumination optics for transferring the illumination light into an object field in which an object to be imaged can be arranged.
  • the illumination optics can be part of an optical system to which additional Lich includes a projection optics for imaging the object field in an image field in which a wafer can be arranged.
  • a partition can be arranged between the illumination optics and the projection optics, which is used in particular for the thermal separation of the components of the illumination optics and the components of the projection optics.
  • the angular relationship between the boundary lines and the module columns of the micromirror array and the normal on the carrier boundary direction of the near boundary side leads in particular when the micromirror array is the last optical component in the beam path of illumination or imaging light in front of an object to be illuminated is, to the fact that a small reflection fold angle can be realized on the object.
  • An angle of incidence of the illumination light guided by the micromirror array onto the object can be close to the perpendicular incidence in the range, for example, between 2° and 8°.
  • the illumination system can include a light source for the illumination light.
  • the illumination system can be part of a projection exposure system, which also has a wafer holder for holding the wafer.
  • a tilting of the boundary lines to the near boundary side according to claim 3 makes it possible to arrange the boundary lines tilted relative to an object displacement direction of an object to be imaged during operation of the projection exposure system.
  • the boundary lines between the mirror modules do not run parallel to an object displacement direction as soon as such a micromirror array is mounted.
  • An arrangement of the mirror modules according to claim 5 additionally simplifies the production of the micromirror array.
  • the arrangement of the mirror modules can also be non-periodic.
  • the advantages of an optical assembly according to claim 7 correspond to those that have already been explained above in connection with claim 3 in particular.
  • the smallest angle between at least one of the boundary lines and the object displacement direction may not be equal to 45°, may be smaller than 45° and may be 37° or 25°, for example.
  • the advantages of an illumination optics according to claim 8 correspond to those that have already been explained above in connection with the micromirror array or the optical assembly.
  • the micromirror array can be a second faceted element of a specular reflector of the illumination optics or can represent a pupil facet mirror of the illumination optics.
  • the advantages of an optical system according to claim 9, an illumination system according to claim 10, a projection exposure system according to claim 11, a manufacturing method according to claim 12 and a micro- or nano-structured component according to claim 13 correspond to those already mentioned above with reference to the illumination optics were explained.
  • a semiconductor chip can be produced with an extremely high integration density, in particular with a very high storage density.
  • FIG. 1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography
  • Fig. 2 is a plan view of mirror modules of a second faceted mirror or second facet mirror of an illumination optics of the projection exposure system according to Fig. 1, seen from viewing direction II in Fig. 1, with a partition wall between the illumination-optical and projection-optical components of the projection exposure system also being shown and with a edge contour of an envelope of a total bundle of illumination light is drawn, which is reflected with micromirrors of the mirrors of the second facetted element, the second facetted mirror being designed as a specular reflector;
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a mirror module arrangement of the second faceted mirror in a representation similar to FIG. 2;
  • FIG. 1 shows a further embodiment of a mirror module arrangement of the second faceted mirror in a representation similar to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a mirror module arrangement of the second faceted mirror in a representation similar to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a mirror module arrangement of the second faceted mirror in a representation similar to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a mirror module arrangement of the second faceted mirror in a representation similar to FIG. 2;
  • FIG. 6 shows the embodiment according to FIG. 5, with reflection of an alternative overall bundle edge contour of the illumination light
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a mirror module arrangement of the second faceted mirror in a representation similar to FIG. 2;
  • FIG. 8 shows the mirror module arrangement according to FIG. 5 together with a carrier component of the second faceted mirror for the mirror modules
  • FIG. 9 shows the embodiment according to FIG. 5, with reflection of an alternative overall bundle edge contour of the illumination light, with the second facetted mirror being designed as a pupil facet mirror.
  • the essential components of a projection exposure system 1 for microlithography are described below by way of example, initially with reference to FIG. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components should not be understood as limiting here.
  • an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a radiation source or light source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6.
  • the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system. In this case the lighting system does not include the light source 3 .
  • a reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed.
  • the reticle 7 is held by a reticle holder 8 .
  • the reticle holder 8 can be displaced via a reticle displacement drive 9, in particular in a scanning direction.
  • a Cartesian xyz coordinate system is drawn in for explanation in FIG. 1 and also in the following figures.
  • the x-direction runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • the y-direction is horizontal and the z-direction is vertical.
  • the scanning direction runs along the y-direction.
  • the z-direction runs perpendicular to the object plane 6.
  • the projection exposure system 1 includes a projection optics 10.
  • the projection optics 10 is used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12.
  • the image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, an angle different from 0° between the object plane 6 and the image plane 12 is also possible.
  • a structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the region of the image field 11 in the image plane 12 .
  • the wafer 13 is held by a wafer holder 14 .
  • the wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction via a wafer displacement drive 15 .
  • the displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.
  • the radiation source 3 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light.
  • the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma generated with the aid of a laser) or a DPP Source (Gas Discharged Produced Plasma). It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 3 can be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).
  • the illumination radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector 17 .
  • the collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector 17 can be in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), ie with incidence angles greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), ie with angles of incidence smaller than 45°, are exposed to the illumination radiation 16 .
  • Gl grazing Incidence
  • NI normal incidence
  • the collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.
  • the intermediate focal plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.
  • the illumination optics 4 includes a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 downstream of this in the beam path.
  • the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from stray light of a different wavelength.
  • the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugate to the object plane 6 as the field plane, it is also referred to as a field facet mirror.
  • the first facet mirror 20 includes a multiplicity of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 21 are shown in FIG. 1 only by way of example.
  • the first facets 21 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with curved shaped or partially circular edge contour.
  • the first facets 21 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.
  • the first facets 21 themselves can each also be composed of a multiplicity of individual mirrors, in particular a multiplicity of micromirrors.
  • the first facet mirror 20 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). Reference is made to DE 10 2008 009 600 A1 for details.
  • MEMS system microelectromechanical system
  • the illumination s radiation 16 runs horizontally between the collector 17 and the deflection mirror 19, ie along the y-direction.
  • a second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4 .
  • the second facet mirror 22 can be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4 .
  • the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US Pat. No. 6,573,978. If the second facet mirror 22 is alternatively arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror.
  • the second facet mirror 22 includes a plurality of second facets 23.
  • the second facets 23 are composed of micro-mirrors 23a (see FIG. 2) mirror modules 23b, each having a have rectangular, namely in this case square, module boundary 23c.
  • the arrangement of the mirror modules 23b of the second facet mirror 22 results in a micromirror array 23d.
  • the mirror modules 23b and their arrangement are explained in more detail below.
  • the second facets 23 or groups of these second facets are also referred to as pupil facets in the case of a pupil facet mirror.
  • the second facets 23 can have plane or alternatively convexly or concavely curved reflection surfaces.
  • the illumination optics 4 thus forms a double-faceted system.
  • This basic principle is also known as a honeycomb condenser (Fly's Eye Integrator).
  • the second facet mirror 22 can be arranged tilted with respect to a pupil plane of the projection optics 7, as is described, for example, in DE 10 2017 220 586 A1.
  • the individual first facets 21 are imaged in the object field 5 with the aid of the second facet mirror 22 .
  • the second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.
  • transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which contributes in particular to the imaging of the first facets 21 in the object field 5.
  • the transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4 .
  • the transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (Gl mirror, gracing incidence mirror).
  • the illumination optics 4 has exactly three mirrors after the collector 17, namely the deflection mirror 19, the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.
  • the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the illumination optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.
  • the imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and transmission optics in the object plane 6 is generally only an approximate imaging.
  • the projection optics 10 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .
  • the projection optics 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible.
  • the projection optics 10 are doubly obscured optics.
  • the penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16.
  • the projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which, for example, is 0.7 or 0.75.
  • Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry.
  • the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape.
  • the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
  • the projection optics 10 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11.
  • This object-image offset in the y-direction can be something like this be as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.
  • the projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales ⁇ x , ⁇ y in the x and y directions.
  • a positive image scale ß means an image without image reversal.
  • a negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.
  • the projection optics 7 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction.
  • the projection optics 10 leads to a reduction of 8: 1 in the y-direction, i.e. in the scanning direction.
  • Imaging scales are also possible.
  • the number of intermediate image planes in the x-direction and in the y-direction in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or, depending on the design of the projection optics 10, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1.
  • one group of micromirrors 23a of the second facets 23 is assigned to precisely one of the first facets 21 in order to form a respective illumination channel for illuminating the object field 5 .
  • this can result in lighting based on the Köhler principle result.
  • the entire bundle of illumination radiation 16 is broken down into a large number of object fields or object field sections 5 with the aid of the first facets 21 .
  • the first facets 21 In the configuration of the illumination optics 4 with a field facet mirror 20 and a pupil facet mirror 22, the first facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 23 assigned to them.
  • the field facets 21 are each superimposed by an assigned pupil facet 23 to illuminate the object field 5 imaged onto the reticle 7.
  • the illumination of the object field 5 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.
  • the illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically by arranging the second facets.
  • the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the second facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as illumination setting or illumination pupil filling.
  • a likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels. Further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular the entrance pupil of the projection optics 10 are described below.
  • the projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
  • the projection optics 10 may have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path.
  • an imaging element in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7 . With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
  • the second facet mirror 22 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 10 .
  • the first facet mirror 20 is arranged tilted to the object plane 5 .
  • the first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19 .
  • the first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22 .
  • FIG. 2 shows a plan view of an arrangement of the mirror modules 23b of the second facet mirror 22.
  • the partition wall 24 adjacent to this mirror module arrangement is also shown, which is only very slightly spaced from the mirror modules 23b in the y-direction.
  • Figures 2 et seq. show an exemplary number of mirror modules 23b to clarify details of their positional relationship. In the case of a second facet mirror used in practice, of the type of the second facet mirror 22, the number of mirror modules 23b can be very much larger.
  • an edge contour 25 of an envelope of an entire bundle of the illumination light 16 on the second facet mirror 22 is shown in FIG.
  • the mirror modules 23b are arranged in such a way that the entire interior of this edge contour 25 is covered with the micromirrors 23a.
  • the edge contour 25 results when the illumination optics 4 are designed as specular reflectors as a folding of a boundary shape of the object field 5 with a boundary shape of the illumination pupil of the illumination optics 4. In the example according to FIG a stadium shape of the edge contour 25 results as a fold.
  • This edge contour 25 is also referred to as the footprint of the illumination light 16 on the second facet mirror 22 .
  • the micromirrors 23a are combined in groups of thirty-six micromirrors 23a in the mirror modules 23b. Every game gel module 23b is constructed as a 6 ⁇ 6 grid of square micromirrors 23a. Depending on the design of the mirror module 23b, it can have a number of micromirrors 23a in the range between ten and several hundred. The number of micromirrors 23a per mirror module 23b can be in the range between 100 and 1000, in particular between 400 and 900, for example.
  • the mirror module 23b can have a square border as in the embodiments of the second facet mirror according to FIGS. 2 et seq., but can also be designed with a rectangular border, for example.
  • the mirror modules 23b are arranged in a total of six module columns 26i, 262, 263, 264, 265 and 260. Between adjacent ones of these module columns 26i, 26i+i there are in each case column boundary lines 27 which run parallel to one another.
  • An angle a between the boundary lines 27 and the y-axis, ie an object displacement direction of the projection exposure system 1, is 25° in the embodiment according to FIG.
  • This angle a can also have another value in the range between 0° and 90°, for example 10°, 37° or 65°.
  • the angle a is regularly not equal to 45°.
  • the smallest angle that the column boundary lines 27 enclose with the y-axis is then less than 45° and can be less than 30°, for example 25°.
  • This angle is regularly greater than 1°, greater than 5° or also greater than 10°.
  • the number of module columns 26i can be in the range between three and one hundred, in particular between 25 and 65.
  • the second facet mirror 22 has a total of nineteen mirror modules 23b.
  • the respective adjacent module columns 26i, 26i+i are shifted relative to one another along the intermediate boundary line 27 in such a way that the mirror modules of the adjacent module columns 26i, 26i+i bordering one another via this boundary line 27 are arranged shifted relative to one another.
  • this displacement is such that module boundary sides 28 running transversely to the intermediate boundary line 27 are not aligned with one another.
  • a displacement between the two module columns 26i and 262 arranged on the left is small and amounts to less than an edge length of a micromirror 23a.
  • the two module columns 262, 263 are offset from one another by approximately one micromirror edge length.
  • the module columns 263 and 264 are offset from one another by approximately 2.5 micromirror edge lengths.
  • the module columns 264 and 265 are offset from one another by approximately three micromirror edge lengths.
  • the module columns 26s and 260 are in turn shifted relative to one another by approximately 2.5 micromirror edge lengths.
  • This shift can be less than 50%, less than 40%, less than 30%, less than 20% or even less than 10% of the extent, regardless of the number of micromirrors along the micromirror edge length of a mirror module 23b along the respective boundary line 27 of the mirror module 23b along the boundary line 27.
  • This displacement is generally greater than 1% of the extent of the respective mirror module 23b along the boundary line 27.
  • the arrangement of the mirror modules 23b is an arrangement in a non-Cartesian grid.
  • the micromirror array 23d is arranged on a carrier 29, the boundary of which is indicated only broken in FIG.
  • the carrier 29 has a near boundary side 30. Compared to other boundary sides of the carrier 29, this is closest to the mirror modules 23b of the micromirror array 23d on the carrier 29, particularly in the top view according to FIG. All other boundary sides of the carrier 29 are therefore at a greater distance from the arrangement of the mirror modules 23b than the near boundary side 30.
  • the boundary lines 27 or at least one of these boundary lines 27 between the module columns 26i, 26i+i closes with a carrier boundary direction x of the near boundary Page 30 a smallest angle ß, which is in the range between 0 ° and 90 °, which is in particular smaller than 90 °. In the case of the arrangement according to FIG. 2, ⁇ is 90° - ⁇ and is therefore 65°.
  • a normal N on the boundary direction 30 in turn encloses the angle a with the at least one boundary line 27 .
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a second facet mirror 31, which can be used instead of the second facet mirror 22 according to FIG. 2 in a variant of the illumination optics 4 of the projection exposure system 1 according to FIG.
  • Components and functions that correspond to those that have already been explained above with reference to FIGS. 1 and 2 have the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
  • the module column arrangement of the mirror modules 23b is such that an edge contour 32 of an entire bundle of the illumination light 16, which is shaped differently compared to the illumination according to Figure 2, is completely separated from the micromirrors 23a of the mirror modules 23b for guiding the illumination light 16 in the Illumination optics 4 is reflected.
  • the second facet mirror 31 is used instead of the second facet mirror 22 in an embodiment of the illumination optics 4 of the projection exposure system 1 in which a curved object field 5 is illuminated instead of a rectangular object field. Folding this arcuate object field 5 with the round pupil of the illumination optics 4 leads to an approximately kidney-shaped or bean-shaped edge contour 32.
  • the edge contour 32 is from the partition 24 curved away, so that a convex longitudinal side of the edge contour 32 of the partition wall 34 faces.
  • the second facet mirror 31 has a total of five module columns 26i to 26s.
  • the two module columns 26i and 262 shown on the far left in FIG. 3 are not opposed along the column boundary line 27 between them. nander shifted so that the module boundary sides 28, which run transversely to the boundary line 27, are aligned.
  • the other module columns 263, 264 and 265 are shifted to one another and to the module column 262 along the boundary lines 27 in between, as has already been explained above in connection with the second facet mirror 22 in FIG. Since an x-extension of the kidney-shaped edge contour 32 is somewhat smaller than the x-extension of the beam-line-shaped edge contour 25, one module column 26i less is required for the second facet mirror 31 according to Figure 3 than for the second facet mirror 22.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a second facet mirror 33, which in turn can be used instead of the second facet mirror 22 or 31 in a further embodiment of the illumination optics 4.
  • Components and functions that correspond to those that have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 3 have the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
  • the illumination optics 4, in which the second facet mirror 33 is used, is in turn designed to illuminate an arc-shaped object field 5.
  • the design of the illumination optics 4 on the one hand and the subsequent projection optics 10 on the other hand is such that an edge contour 34 of an entire bundle of the illumination light 16 is again kidney-shaped or bean-shaped as a fold with the round illumination pupil, with a curvature of the edge contour 34 in this case the partition wall 24 is closed, so that in the case of the edge contour 34 a concave contour section on the longitudinal side faces the partition wall 24 .
  • the second facet mirror 33 has five module columns 26i to 26s.
  • the adjacent module columns 26i, 26i+i are in turn shifted relative to one another along the respective intermediate column boundary lines 27 in such a way that the most efficient possible occupation of the edge contour 34 with the mirror modules 23b
  • the secondary condition being that the least possible overhang of unused sections of the mirror modules 23b beyond the edge contour 34 in the direction of the partition wall 24 is present.
  • the second facet mirror 33 has a total of seventeen modules 23b.
  • all module columns 26i are in turn shifted to one another in pairs in such a way that the module boundary sides 28 running transversely to the column boundary lines 27 are not aligned with one another.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a second facet mirror 35, which can be used instead of the second facet mirror 22 according to FIG.
  • Components and functions that correspond to those that have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 4 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.
  • the mirror modules 23b are arranged in a periodic grid.
  • the module columns 23b can thus be converted into one another by translation in the x-direction. Due on the one hand to the tilting of the module columns 26i to the Cartesian coordinates xy and on the other hand to the displacement of adjacent module columns 26i, 26i+i along the intermediate column boundary lines 27 in such a way that the module boundary sides 28 running transversely to the respective boundary lines 27 are not aligned with one another, the result is an arrangement of the mirror modules 23b in a non-Cartesian grid.
  • FIG. 5 Shown in solid lines in FIG. 5 are those mirror modules 23b which are required, at least in part, for reflecting the entire bundle of illumination light 16 with the stadium-shaped edge contour 25.
  • This displacement is the same between all module columns 26i, 26i+i and is approximately three edge lengths of the micromirrors 23a.
  • the displacement is approximately half the edge length of a mirror module 23b.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a second facet mirror 36, which can be used instead of the second facet mirror 31 according to FIG.
  • the second facet mirror 36 is designed in accordance with the second facet mirror 35 according to FIG. 5 as a periodic, non-Cartesian grid of the mirror modules 23b.
  • a total of eighteen mirror modules 23b are then required for the complete reflection of the edge contour 32.
  • a maximum overhang of unused sections of the mirror modules 23b beyond the edge contour 32 in the direction of the partition wall 24 is as large in the second facet mirror 36 as in the second facet mirror 31.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a second facet mirror 37, which can be used, for example, instead of the facet mirror 22 according to FIG. 2 and 35 according to FIG.
  • Components and functions that correspond to those that have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 6 have the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
  • the column boundary lines 27 run at an angle a of 65° to the y-axis, ie to the direction of object displacement.
  • the angle ⁇ between the column boundary lines 27 and the partition 24 or the near boundary side 30 closest to it is 25°.
  • One direction of the column boundary lines 27 is additionally highlighted by arrows in FIG.
  • the angle a of 65° is also present between the normal N on the partition wall 24 or on the near boundary side 30 on the one hand and the column boundary lines 27 on the other hand.
  • the mirror module arrangement is again not periodic in the case of the second facet mirror 37 and also, due to the shift in relation to one another adjacent module columns 26i, 26i+i along the intermediate boundary lines 27, non-Cartesian.
  • the second facet mirror 37 has a total of eighteen mirror modules 23b, which contribute to the reflection of the illumination light 16 within the edge contour 25 at least in sections.
  • a maximum projection of unused sections of the mirror modules 23b beyond the edge contour 25 in the direction of the partition wall 24 is greater in the case of the second facet mirror 37 according to Figure 7 than in the case of the second facet mirror 22 according to Figure 2.
  • the second facet mirror 22 according to Figure 2 is more advantageous than the second facet mirror 37 according to Figure 7.
  • FIG. 8 shows the second facet mirror 22 according to FIG. 5, including the carrier 29 for holding the micromirror array 23d.
  • the carrier 29 is mounted on a frame of the illumination optics 4 (not shown in the drawing) via three retaining bushes 38 . 8 also shows the near edge side 30 of the edge contour of the carrier 29. This near edge side 30 runs parallel to the partition wall 24. The near edge side 30 is, as already explained above in connection with FIG entire edge contour of the carrier 29, which is the mirror modules 23b of the micromirror array 23d of the second facet mirror 22 next adjacent.
  • FIG. 9 shows the second facet mirror 35 according to FIG. 5 when used as a pupil facet mirror in a corresponding illumination optics 4 of the projection exposure system 1.
  • an edge contour 39 of the entire bundle of the illumination light 16 has the shape of a used the pupil of the illumination optics 4 and is elliptical in this embodiment of the illumination optics 4 on the pupil facet mirror 35, which can result, for example, from an anamorphic design of the projection optics.
  • the reticle 7 in the object field 5 is applied to an area of the light-sensitive layer on the wafer 13 in the image field 11 for the lithographic production of a microstructured or nanostructured component, in particular a semiconductor component, for example of a microchip, shown.
  • the reticle 7 and the wafer 13 can be moved in a time-synchronized manner in the scanning direction y.

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Abstract

Ein Mikrospiegel-Array (23d) ist Bestandteil einer beleuchtungsoptischen Komponente (22) einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithografie. Eine Vielzahl von Mikrospiegeln (23a) ist gruppenweise in einer Mehrzahl von Spiegelmodulen (23b) angeordnet, die jeweils eine rechteckige Modul-Berandung (23c) aufweisen. Die Spiegelmodule (23b) sind in Modulspalten (26) angeordnet. Zumindest einige der Modulspalten (26) sind so längs einer Spalten-Grenzlinie (27) gegeneinander verschoben, dass zumindest einige der über die Grenzlinie (27) aneinander angrenzende Spiegelmodule (26i, 26i+1) gegeneinander verschoben angeordnet sind. Hierdurch fluchten ihre quer zur Grenzlinie (27) verlaufenden Modul-Berandungs-Seiten (28) nicht miteinander. Es resultiert ein Mikrospiegel-Array, bei dem einerseits eine möglichst standardisierte Herstellung möglich ist, wobei andererseits für den Fall, dass das Mikrospiegel-Array eine letzte beleuchtungsoptische Komponente vor einem zu beleuchtenden, reflektierenden Objekt darstellt, ein möglichst kleiner Reflexions-Faltwinkel am Objekt realisierbar ist.

Description

Mikrospiegel-Array für eine beleuchtungsoptische Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 212 351.9 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Mikrospiegel- Array für eine beleuchtungsoptische Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung eine beleuchtungsoptische Komponente mit einem derartigen Mikrospiegel- Array, eine optische Baugruppe mit einer derartigen beleuchtungsoptischen Komponente, eine Beleuchtungsoptik mit einer derartigen beleuchtungsoptischen Komponente oder mit einer derartigen optischen Baugruppe, ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein Beleuchtungs system mit einer derartigen Beleuchtungsoptik oder mit einem derartigen optischen System, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithografie mit einem derartigen Beleuchtungs system, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nano strukturierten Bauteils mit Hilfe einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit einem derartigen Verfahren hergestelltes mikro- oder nano strukturiertes Bauteil.
Ein Mikrospiegel- Array der eingangs genannten Art ist bekannt aus der WO 2015/028 451 Al, der WO 2013/167 409 Al und der WO 2009/100 856 Al.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikrospiegel- Array für eine beleuchtungsoptische Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass einerseits eine möglichst standardisierte Herstellung des Mikrospiegel-Arrays möglich ist, wobei andererseits mit dem Mikrospiegel-Array für den Fall, dass dieses eine letzte beleuchtungsoptische Komponente vor einem zu beleuchtenden, reflektierenden Objekt darstellt, ein möglichst kleiner Reflexions- Faltwinkel am Objekt realisierbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Mikrospiegel- Array mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Mikrospiegel- Array mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass an sich widerstreitende Anforderungen, nämlich einerseits die Abkehr davon, Grenzlinien zwischen Spiegelmodulen parallel zu einer Objektverlagerungsrichtung verlaufen zu lassen, wie dies in der WO 2015/028 451 Al und der WO 2013/167 409 Al erkannt wurde und andererseits eine aufgrund der Herstellungskosten notwendige standardisierte Herstellung eines Mikrospiegel- Arrays, so in Einklang miteinander gebracht werden können, dass dennoch lediglich ein vorteilhaft kleiner Überstand zwischen zur Reflexion nicht genutzten Abschnitten des Spiegelmoduls und einer Begrenzung des Mikrospiegel- Arrays realisierbar ist.
Hierzu werden nach Anspruch 1 die Modulspalten, in denen die Spiegelmodule angeordnet sind, gegeneinander so verschoben, dass einerseits das Mikrospiegel- Array ein vorgegebenes Beleuchtungslicht-Gesamtbündel reflektieren kann, wobei andererseits, trotz einer regelmäßig notwendigen Verkippung der Spiegelmodule zu einer Objektverlagerungsrichtung, ein Überstand nicht genutzter Spiegelmodul- Abschnitte zur Ermöglichung kleiner Reflexions-Faltwinkeln nicht unerwünscht groß ist. Dies ermöglicht es insbesondere, das Mikrospiegel- Array als Bestandteil einer beleuch- tungsoptischen Komponente einzusetzen, die als letzte Komponente vor einem zu beleuchtenden, reflektierenden Objekt genutzt wird, sodass aufgrund des kleinen Überstands der nicht zur Reflexion genutzten Abschnitte der Spiegelmodule ein kleiner Reflexions-Faltwinkel am Objekt, also ein Einfallswinkel von Beleuchtungslicht nahe einer senkrechten Inzidenz am Objekt, realisierbar ist. Ein derart kleiner Reflexions-Faltwinkel ermöglicht z.B. einen kleinen Einfallswinkel des Beleuchtungslichts auf das reflektierende Objekt beispielsweise im Bereich von 2° und 8°.
Eine Verschiebung der Modulspalten längs der Grenzlinie kann nach Anspruch 2 kleiner sein als eine Hälfte einer Erstreckung des jeweiligen Spiegelmoduls längs der Grenzlinie und kann beispielsweise weniger sein als 50 %, weniger als 40 %, weniger als 30 %, weniger als 20 % oder auch weniger als 10 % als die Spiegelmodul-Erstreckung längs der Grenzlinie. Die Verschiebung ist regelmäßig größer als 1 % der Erstreckung des jeweiligen Spiegelmoduls längs der Grenzlinie.
Es können bei diesen Gestaltungen des Mikrospiegel- Arrays einige oder alle zueinander benachbarten Modulspalten des Mikrospiegel- Arrays gegeneinander verschoben sein. Auch dies ermöglicht es insbesondere, das Mikrospiegel- Array als Bestandteil einer beleuchtungsoptischen Komponente einzusetzen, die als letzte Komponente vor einem zu beleuchtenden, reflektierenden Objekt genutzt wird, wobei ein möglichst kleiner Reflexions-Faltwinkel am Objekt, also ein Einfallswinkel von Beleuchtungslicht nahe einer senkrechten Inzidenz, realisierbar ist. Ein solcher kleiner Einfallswinkel, der beispielsweise im Bereich zwischen 2° und 8° liegen kann, hat sich insbesondere zur Beleuchtung von Maskenstrukturen von Litho- grafiemasken als vorteilhaft herausgestellt, die bei der Projektionslithografie zum Einsatz kommen. Die Spiegelmodule des Mikrospiegel- Arrays können quadratisch berandet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Mikrospiegel-Array auch mit rechteckigen, nicht quadratisch berandeten Spiegelmodulen ausgestattet sein. Eine Anordnung der Spiegelmodule, bei denen die Modulspalten gegeneinander verschoben sind, kann in einem nicht-kartesischen Raster erfolgen.
Die Modulspalten weisen im Regelfall jeweils mehrere Spiegelmodule auf. Einzelne Modulspalten können auch genau ein Spiegelmodul aufweisen. Je nach Ausführung können auch alle Modulspalten mehrere Spiegelmodule aufweisen. Die Anzahl der Spiegelmodule pro Modulspalte kann im Bereich zwischen 1 und 100, im Bereich zwischen 1 und 75, im Bereich zwischen 1 und 65 und beispielsweise im Bereich zwischen 2 und 50 liegen.
Die obige Aufgabe ist weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Mikrospiegel- Array für eine beleuchtungsoptische Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithografie, umfassend eine Vielzahl von Mikrospiegeln, die gruppenweise in einer Mehrzahl von Spiegelmodulen angeordnet sind, wobei die Spiegelmodule jeweils eine rechteckige Modul-Berandung aufweisen, wobei die Spiegelmodule in Modulspalten angeordnet sind, wobei zumindest einige der Modulspalten so längs einer Spalten-Grenzlinie gegeneinander verschoben sind, dass zumindest einige der über die Grenzlinie aneinander angrenzende Spiegelmodule gegeneinander verschoben angeordnet sind, so dass ihre quer zur Grenzlinie verlaufenden Modul-Berandungs-Seiten nicht miteinander fluchten, wobei das Mikrospiegel- Array auf einem Träger angeordnet ist, wobei der Träger eine Nahberandungs-Seite aufweist, welche einen Anordnungsbereich der Spiegelmodule des Mikrospiegel-Arrays auf dem Träger nächstliegend ist, wobei mindestens eine der Grenzlinien zwischen den Modulspalten mit einer Normalen auf einer Träger- Berandungsrichtung der Nahberandungs-Seite einen kleinsten Winkel einschließt, der kleiner ist als 45°.
Diese Gestaltung des Mikrospiegel- Arrays kann mit vorstehend diskutierten Merkmalen der weiteren Gestaltungen der Mikrospiegel- Arrays kombiniert sein.
Das Mikrospiegel- Array kann Teil einer beleuchtungsoptischen Komponente, insbesondere Teil eines Facettenspiegels sein. Im Strahlengang vom Beleuchtungslicht kann die beleuchtungsoptische Komponente die letzte Komponente vor einem zu beleuchtenden Objekt sein.
Die beleuchtungsoptische Komponente kann Teil einer optischen Baugruppe sein, zu der ein Objekthalter zur Halterung einer Lithographiemaske in einem Objektfeld gehört, wobei der Objekthalter über einen Objektverlagerungsantrieb längs einer Verlagerungsrichtung verlagerbar ist. Mindestens eine der Grenzlinien zwischen den Modulspalten des Mikrospiegel- Arrays kann mit der Verlagerungsrichtung einen kleinsten Winkel einschließen, der im Bereich zwischen 0° und 90° liegt und der insbesondere kleiner ist als 45°.
Die beleuchtungsoptische Komponente oder die optische Baugruppe kann Teil einer Beleuchtungsoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts in ein Objektfeld sein, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist. Die Beleuchtungsoptik kann Teil eines optischen Systems sein, zu dem zusätz- lich eine Projektionsoptik zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld gehört, in dem ein Wafer anordenbar ist.
Zwischen der Beleuchtungsoptik und der Projektionsoptik kann eine Trennwand angeordnet sein, die insbesondere zur thermischen Trennung der Komponenten der Beleuchtungsoptik und der Komponenten der Projektionsoptik dient. Die Winkelbeziehung zwischen den Grenzlinien und den Modulspalten des Mikrospiegel- Arrays und der Normalen auf der Träger-Berandungsrichtung der Nahberandungs-Seite führt insbesondere dann, wenn das Mikrospiegel- Array die letzte optische Komponente im Strahlengang von Beleuchtungs- bzw. Abbildungslicht vor einem zu beleuchtenden Objekt ist, dazu, dass ein kleiner Reflexions-Faltwinkel am Objekt realisierbar ist. Ein Einfallswinkel des vom Mikrospiegel- Array geführten Beleuchtung slichts auf das Objekt kann nahe der senkrechten Inzidenz im Bereich beispielsweise zwischen 2° und 8° liegen.
Zu dem Beleuchtungs system kann eine Lichtquelle für das Beleuchtungslicht gehören.
Das Beleuchtungs system kann Teil einer Projektionsbelichtungsanlage sein, die zudem einen Waferhalter zur Halterung des Wafers aufweist.
Eine Verkippung der Grenzlinien zur Nahberandungs-Seite nach Anspruch 3 ermöglicht es, die Grenzlinien verkippt zu einer Objektverlagerungsrichtung eines beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage abzubildenden Objekts anzuordnen. Dieser kleinste Winkel, den die Grenzlinien zwischen den Modulspalten mit einer Normalen auf einer Träger- Berandungsrichtung der Nahberandungs-Seite einschließen, kann ungleich 45° sein, kann kleiner sein als 45° und kann beispielsweise 37° oder 25° betragen. Im Ergebnis verlaufen dann die Grenzlinien zwischen den Spiegelmodulen nicht parallel zu einer Objektverlagerungsrichtung, sobald ein derartiges Mikrospiegel- Array montiert ist.
Es ergeben sich die Vorteile der Beleuchtung, insbesondere die scanintegrierten Ausmittelungseffekte, die insbesondere in der WO 2013/167 409 Al bereits diskutiert wurden.
Eine Anordnung der Spiegel-Module nach Anspruch 5 vereinfacht die Herstellung des Mikrospiegel- Arrays zusätzlich. Alternativ kann die Anordnung der Spiegelmodule auch nicht-periodisch sein.
Die Vorteile einer beleuchtungsoptischen Komponente nach Anspruch 6 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Mikrospiegel- Array erläutert wurden.
Die Vorteile einer optischen Baugruppe nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang insbesondere mit dem Anspruch 3 bereits erläutert wurden. Der kleinste Winkel zwischen mindestens einer der Grenzlinien und der Objektverlagerungsrichtung kann ungleich 45° sein, kann kleiner sein als 45° und kann beispielsweise 37° oder 25° betragen.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Mikrospiegel- Array beziehungsweise der optischen Baugruppe bereits erläutert wurden. Das Mikrospiegel- Array kann ein zweites facettiertes Element eines spekularen Reflektors der Beleuchtungs optik sein oder kann einen Pupillenfacettenspiegel der Beleuchtungsoptik darstellen. Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 9, eines Beleuch- tungssystems nach Anspruch 10, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 12 sowie eines mikro- beziehungsweise nano strukturierten Bauteils nach Anspruch 13 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Hergestellt werden kann beispielsweise ein Halbleiterchip mit extrem hoher Integrationsdichte, insbesondere mit sehr hoher Speicherdichte.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung mindestens ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
Fig. 2 eine Aufsicht auf Spiegelmodule eines zweiten facettierten Spiegels bzw. zweiten Facettenspiegels einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach Fig. 1, gesehen aus Blickrichtung II in Fig. 1, wobei zusätzlich eine Trennwand zwischen beleuchtungsoptischen und projektionsoptischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage dargestellt ist und wobei zudem eine Randkontur einer Einhüllenden eines Gesamtbündels von Beleuchtungslicht eingezeichnet ist, welches mit Mikrospiegeln der Spiegel des zweiten facettierten Elements reflektiert wird, wobei der zweite facettierte Spiegel als spekularer Reflektor ausgeführt ist; Fig. 3 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Spiegelmodul- Anordnung des zweiten facettierten Spiegels;
Fig. 4 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Spiegelmodul- Anordnung des zweiten facettierten Spiegels;
Fig. 5 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Spiegelmodul- Anordnung des zweiten facettierten Spiegels;
Fig. 6 die Ausführung nach Fig. 5, bei Reflexion einer alternativen Gesamtbündel-Randkontur des Beleuchtungslichts;
Fig. 7 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Spiegelmodul- Anordnung des zweiten facettierten Spiegels;
Fig. 8 die Spiegelmodul- Anordnung nach Fig. 5 zusammen mit einer Trägerkomponente des zweiten facettierten Spiegels für die Spiegelmodule; und
Fig. 9 die Ausführung nach Fig. 5, bei Reflexion einer alternativen Gesamtbündel-Randkontur des Beleuchtungslichts, wobei der zweite facettierte Spiegel als Pupillenfacettenspiegel ausgeführt ist. Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die Figur 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle beziehungsweise Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungs system separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungs system die Lichtquelle 3 nicht.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Reti- kelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der Figur 1 und auch in den nachfolgenden Figuren ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der Fig. 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektions optik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objekt- ebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungs Strahlung oder Beleuchtung slicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungs Strahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hy- perboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungs Strahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungs optik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungs Strahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogen- förmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 Al bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 Al verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtung s Strahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 kann beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 Al, der EP 1 614 008 Bl und der US 6,573,978. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 alternativ in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet.
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Bei den zweiten Facetten 23 handelt es sich um aus Mikrospiegeln 23a (vgl. Figur 2) zusammengesetzte Spiegelmodule 23b, die jeweils eine rechteckige, nämlich in diesem Fall quadratische Modul-Berandung 23c aufweisen.
Die Anordnung der Spiegelmodule 23b des zweiten Facetenspiegels 22 ergibt ein Mikrospiegel- Array 23 d. Die Spiegelmodule 23b und deren Anordnung werden nachfolgend noch näher erläutert. Hinsichtlich einer Ausführung der zweiten Faceten 23 als Mikrospiegel wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 Al verwiesen. Die zweiten Faceten 23 beziehungsweise Gruppen dieser zweiten Faceten werden im Falle eines Pupillenfacetenspiegels auch als Pupillenfaceten bezeichnet.
Die zweiten Faceten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facetiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly‘s Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facetenspiegel 22 bei der Ausführung als Pupillenfacetenspiegel nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacetenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 Al beschrieben ist.
Mit Hilfe des zweiten Facetenspiegels 22 werden bei der Ausführung als Pupillenfacetenspiegel die einzelnen ersten Faceten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungs Strahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungs optik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI- Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der Fig. 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungs optik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung. Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Stiahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel Ml bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungs Strahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y- Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt- Bild- Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z- Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12. Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 7 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4: 1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8: 1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0, 125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 Al.
Jeweils eine Gruppe der Mikrospiegel 23a der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das gesamte Bündel der Beleuchtungs Strahlung 16 wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern oder Objektfeldabschnitten 5 zerlegt.
Die ersten Facetten 21 erzeugen bei der Ausgestaltung der Beleuchtungsoptik 4 mit einem Feldfacettenspiegel 20 und einem Pupillenfacettenspiegel 22 eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23. Die Feldfacetten 21 werden hierbei jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet.
Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder als Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden. Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Es kann sein, dass die Projektions optik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der zweite Facettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 5 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Zwischen der Beleuchtungsoptik 4 und der Projektionsoptik 10 ist eine in der Figur 1 abschnittsweise dargestellte Trennwand 24 angeordnet, die sich in der xz-Ebene erstreckt und die einer thermischen Trennung der Kompo- nenten der Beleuchtungsoptik 4 von den Komponenten der Projektionsoptik 10 dient.
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Anordnung der Spiegelmodule 23b des zweiten Facettenspiegels 22. Zudem ist die dieser Spiegelmodul- Anordnung benachbarte Trennwand 24 dargestellt, die nur sehr gering von den Spiegelmodulen 23b in der y-Richtung beabstandet ist. Die Figuren 2 ff. zeigen eine beispielhafte Anzahl der Spiegelmodule 23b zur Verdeutlichung von Details von deren Lagebeziehung. Bei einem in der Praxis genutzten zweiten Facettenspiegel nach Art des zweiten Facettenspiegels 22 kann die Anzahl der Spiegelmodule 23b sehr viel größer sein.
Weiterhin ist in der Figur 2 eine Randkontur 25 einer Einhüllenden eines gesamten Bündels des Beleuchtungslichts 16 auf dem zweiten Facettenspiegel 22 dargestellt. Die Spiegelmodule 23b sind so angeordnet, dass das gesamte Innere dieser Randkontur 25 mit den Mikrospiegeln 23a abgedeckt ist.
Die Randkontur 25 ergibt sich bei Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 als spekularer Reflektor als Faltung einer Berandungsform des Objektfeldes 5 mit einer Berandungsform der Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4. Im Beispiel nach Figur 2 ist das Objektfeld 5 rechteckig berandet und die Beleuchtungspupille ist rund berandet, so dass sich als Faltung eine Stadionform der Randkontur 25 ergibt. Diese Randkontur 25 wird auch als Footprint des Beleuchtungslichts 16 auf dem zweiten Facettenspiegel 22 bezeichnet.
Die Mikrospiegel 23a sind gruppenweise zu jeweils sechsunddreißig Mikrospiegeln 23a in den Spiegelmodulen 23b zusammengefasst. Jedes Spie- gelmodul 23b ist als 6 x 6-Raster aus den quadratischen Mikrospiegeln 23a aufgebaut. Je nach Ausführung des Spiegelmoduls 23b kann dieses eine Anzahl vom Mikrospiegeln 23a im Bereich zwischen zehn und mehreren hundert aufweisen. Die Anzahl der Mikrospiegel 23 a pro Spiegelmodul 23b kann beispielsweise im Bereich zwischen 100 und 1000, insbesondere zwischen 400 und 900 liegen. Das Spiegelmodul 23b kann wie bei den Ausführungen des zweiten Facettenspiegels nach den Figuren 2 ff. quadratisch berandet sein, kann aber auch zum Beispiel rechteckig berandet ausgeführt sein.
Die Spiegelmodule 23b sind in der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform in insgesamt sechs Modulspalten 26i, 262, 263, 264, 265 und 26Ö angeordnet. Zwischen einander benachbarten dieser Modulspalten 26i, 26i+i liegen jeweils Spalten-Grenzlinien 27 vor, die zueinander parallel verlaufen. Ein Winkel a zwischen den Grenzlinien 27 und der y- Achse, also einer Objektverlagerungsrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 1, liegt bei der Ausführung nach Figur 2 bei 25°. Dieser Winkel a kann auch einen anderen Wert im Bereich zwischen 0° und 90° haben, beispielsweise von 10°, von 37° oder von 65°. Der Winkel a ist regelmäßig ungleich 45°. Der kleinste Winkel, der die Spalten-Grenzlinien 27 mit der y- Achse einschließen, ist dann kleiner als 45° und kann kleiner sein als 30° und beispielsweise 25° betragen. Dieser Winkel ist regelmäßig größer als 1°, größer als 5° oder auch größer als 10°.
Je nach Ausführung des zweiten Facettenspiegels 22 kann die Anzahl der Modulspalten 26i im Bereich zwischen drei und hundert liegen, insbesondere zwischen 25 und 65.
Der zweite Facettenspiegel 22 hat insgesamt neunzehn Spiegelmodule 23b. Die jeweils benachbarten Modulspalten 26i, 26i+i sind relativ zueinander längs der zwischenliegenden Grenzlinie 27 gegeneinander so verschoben, dass die über diese Grenzlinie 27 aneinander angrenzenden Spiegelmodule der benachbarten Modulspalten 26i, 26i+i gegeneinander verschoben angeordnet sind. Diese Verschiebung ist bei der dargestellten Ausführung so, dass quer zur zwischenliegenden Grenzlinie 27 verlaufende Modul- Berandungsseiten 28 nicht miteinander fluchten.
Bei der Spiegelmodul-Anordnung nach Figur 2 ist eine Verschiebung zwischen den beiden links angeordneten Modulspalten 26i und 262 gering und beträgt weniger als eine Kantenlänge eines Mikrospiegels 23a. Die beiden Modulspalten 262, 263 sind um etwa eine Mikrospiegel-Kantenlänge gegeneinander verschoben. Die Modulspalten 263 und 264 sind gegeneinander um etwa 2,5 Mikrospiegel-Kantenlängen gegeneinander verschoben. Die Modulspalten 264 und 265 sind um etwa drei Mikrospiegel-Kantenlängen gegeneinander verschoben. Die Modulspalten 26s und 26Ö sind wiederum um etwa 2,5 Mikrospiegel-Kantenlängen gegeneinander verschoben. Diese Verschiebung kann unabhängig von der Anzahl der Mikrospiegel längs der Mikrospiegel-Kantenlänge eines Spiegelmoduls 23b längs der jeweiligen Grenzlinie 27 kleiner sein als 50 %, kleiner als 40 %, kleiner als 30 %, kleiner als 20 % oder auch kleiner als 10 % der Erstreckung des Spiegelmoduls 23b längs der Grenzlinie 27. Regelmäßig ist diese Verschiebung größer als 1 % der Erstreckung des jeweiligen Spiegelmoduls 23b längs der Grenzlinie 27.
Insgesamt sind also praktisch alle benachbarten Modulspalten 26i, 26i+i bei der Spiegelmodul- Anordnung nach Figur 2 um individuelle Weglängen gegeneinander verschoben, so dass ein nicht periodisches Raster der Spiegelmodule 23b die Folge ist.
Die Anordnung der Spiegelmodule 23b ist aufgrund der Verschiebung der Modulspalten 26i zueinander eine Anordnung in einem nicht-kartesischen Raster.
Das Mikrospiegel- Array 23 d ist auf einem Träger 29 angeordnet, dessen Berandung in der Figur 2 lediglich gebrochen angedeutet ist. Der Träger 29 hat eine Nahberandungs-Seite 30. Diese ist im Vergleich zu anderen Berandungsseiten des Trägers 29 den Spiegelmodulen 23b des Mikrospiegel- Arrays 23d auf dem Träger 29 insbesondere in der Aufsicht nach Figur 2 nächstliegend. Alle anderen Berandungsseiten des Trägers 29 haben also zur Anordnung der Spiegelmodule 23b einen größeren Abstand als die Nahberandungs-Seite 30. Die Grenzlinien 27 beziehungsweise mindestens eine dieser Grenzlinien 27 zwischen den Modulspalten 26i, 26i+i schließt mit einer Träger-Berandungsrichtung x der Nahberandungs-Seite 30 einen kleinsten Winkel ß ein, der im Bereich zwischen 0° und 90° liegt, der also insbesondere kleiner ist als 90°. Im Fall der Anordnung nach Figur 2 ist ß 90° - a und beträgt daher 65°. Eine Normale N auf der Berandungsrichtung 30 schließt wiederum mit der mindestens einen Grenzlinie 27 den Winkel a ein.
Die Verschiebungen der Modulspalten 26i gegeneinander ist so, dass einerseits eine Abdeckung der gesamten Randkontur 32 mit möglichst wenigen Spiegelmodulen 23b erfolgt, wobei andererseits ein Überstand nicht genutzter Abschnitte der Spiegelmodule 23b über die Randkontur 32 hinaus in Richtung auf die Trennwand 24 möglichst klein ist. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführung eines zweiten Facettenspiegels 31, der anstelle des zweiten Facettenspiegels 22 nach Figur 2 bei einer Variante der Beleuchtungsoptik 4 der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach Figur 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffem und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim zweiten Facettenspiegel 31 ist eine Modulspalten- Anordnung der Spiegelmodule 23b derart, dass eine im Vergleich zur Ausleuchtung nach Figur 2 anders geformte Randkontur 32 eines gesamten Bündels des Beleuchtung slichts 16 vollständig von den Mikrospiegeln 23 a der Spiegelmodule 23b zur Führung des Beleuchtungslichts 16 in der Beleuchtungsoptik 4 reflektiert wird.
Der zweite Facettenspiegel 31 kommt anstelle des zweiten Facettenspiegels 22 bei einer Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz, bei der ein bogenförmiges Objektfeld 5 anstelle eines rechteckigen Objektfeldes beleuchtet wird. Eine Faltung dieses bogenförmigen Objektfeldes 5 mit der runden Pupille der Beleuchtungs optik 4 führt zur in etwa nieren- oder bohnenförmigen Randkontur 32. Bei der Ausführung der Beleuchtungsoptik 4, für die der zweite Facettenspiegel 31 zum Einsatz kommen kann, ist die Randkontur 32 von der Trennwand 24 weg gekrümmt, so dass eine konvexe Längsseite der Randkontur 32 der Trennwand 34 zugewandt ist.
Der zweite Facettenspiegel 31 hat insgesamt fünf Modulspalten 26i bis 26s. Die beiden in der Figur 3 ganz links dargestellten Modulspalten 26i und 262 sind längs der zwischenliegenden Spalten-Grenzlinie 27 nicht gegenei- nander verschoben, so dass deren Modul-Berandungs-Seiten 28, die quer zur Grenzlinie 27 verlaufen, miteinander fluchten. Die weiteren Modulspalten 263, 264 und 265 sind zueinander und zur Modulspalte 262 längs der jeweils zwischenliegenden Grenzlinien 27 verschoben, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit dem zweiten Facettenspiegel 22 in der Figur 2 bereits erläutert wurde. Da eine x- Ausdehnung der nierenförmigen Randkontur 32 etwas geringer ist als die x- Ausdehnung der strahllinienförmigen Randkontur 25, ergibt sich, dass beim zweiten Facettenspiegel 31 nach Figur 3 eine Modulspalte 26i weniger benötigt wird als beim zweiten Facettenspiegel 22.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführung eines zweiten Facettenspiegels 33, die wiederum anstelle der zweiten Facettenspiegel 22 beziehungsweise 31 bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungs optik 4 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffem und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Beleuchtungsoptik 4, bei der der zweite Facettenspiegel 33 zum Einsatz kommt, ist wiederum zur Beleuchtung eines bogenförmigen Objektfeldes 5 ausgeführt. Die Auslegung der Beleuchtungsoptik 4 einerseits sowie der nachfolgenden Projektionsoptik 10 andererseits ist dabei so, dass eine Randkontur 34 eines gesamten Bündels des Beleuchtungslichts 16 wiederum nieren- beziehungsweise bohnenförmig sich als Faltung mit der runden Beleuchtungspupille ergibt, wobei in diesem Fall eine Krümmung der Randkontur 34 auf die Trennwand 24 zu erfolgt, so dass bei der Randkontur 34 ein konkaver längsseitiger Konturabschnitt der Trennwand 24 zugewandt ist. Der zweite Facettenspiegel 33 weist fünf Modulspalten 26i bis 26s auf Die benachbarten Modulspalten 26i, 26i+i sind beim zweiten Facettenspiegel 33 wiederum längs der jeweils zwischenliegenden Spalten-Grenzlinien 27 so gegeneinander verschoben, dass eine möglichst effiziente Belegung der Randkontur 34 mit den Spiegelmodulen 23b die Folge ist, wobei Nebenbedingung ist, dass ein möglichst geringer Überstand von nicht genutzten Abschnitten der Spiegelmodule 23b über die Randkontur 34 hinaus in Richtung der Trennwand 24 vorliegt. Der zweite Facettenspiegel 33 hat wie der zweite Facettenspiegel 31 nach Figur 3 insgesamt siebzehn Module 23b.
Bei dem Facettenspiegel 33 sind wiederum alle Modulspalten 26i paarweise zueinander so verschoben, dass der quer zu den Spalten-Grenzlinien 27 verlaufenden Modul-Berandungs-Seiten 28 jeweils nicht miteinander fluchten.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführung eines zweiten Facettenspiegels 35, der anstelle des zweiten Facettenspiegels 22 nach Figur 2 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim zweiten Facettenspiegel 35 sind die Spiegelmodule 23b in einem periodischen Raster angeordnet. Die Modulspalten 23b können also durch Translation in der x-Richtung ineinander überführt werden. Aufgrund einerseits der Verkippung der Modulspalten 26i zu den kartesischen Koordinaten xy und aufgrund wiederum der Verschiebung benachbarter Modul- spalten 26i, 26i+i längs der zwischenliegenden Spalten-Grenzlinien 27 so, dass die quer zu den jeweiligen Grenzlinien 27 verlaufenden Modul- Berandungs-Seiten 28 nicht miteinander fluchten, ergibt sich eine Anordnung der Spiegelmodule 23b in einem nicht-kartesischen Raster.
Durchgezogen dargestellt sind in der Figur 5 diejenigen Spiegelmodule 23b, die zumindest anteilig zur Reflexion des gesamten Bündels des Beleuchtung slichts 16 mit der stadionförmigen Randkontur 25 erforderlich sind. Zwei Spiegelmodule 23b ‘ links unten und rechts oben der Modulanordnung nach Figur 5, die zur periodischen Modulanordnung an sich gehören, sind in der Figur 5 gestrichelt dargestellt, da sie nicht zur Reflexion des Beleuchtungslichts 16 beitragen und daher auch weggelassen werden könnten.
Diese Verschiebung ist zwischen allen Modulspalten 26i, 26i+i gleich und beträgt etwa drei Kantenlängen der Mikrospiegel 23a. Die Verschiebung beträgt etwa die halbe Kantenlänge eines Spiegelmoduls 23b.
Beim zweiten Facettenspiegel 35 liegen insgesamt zweiundzwanzig zur Reflexion genutzte Spiegelmodule 23b vor.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführung eines zweiten Facettenspiegels 36, die anstelle des zweiten Facettenspiegels 31 nach Figur 3 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Der zweite Facettenspiegel 36 ist entsprechend dem zweiten Facettenspiegel 35 nach Figur 5 als periodisches, nicht-kartesisches Raster der Spiegelmodule 23b ausgeführt. Insgesamt sind dann achtzehn Spiegelmodule 23b zur kompletten Reflexion der Randkontur 32 erforderlich. Ein maximaler Überstand nicht genutzter Abschnitte der Spiegelmodule 23b über die Randkontur 32 in Richtung auf die Trennwand 24 zu ist beim zweiten Facettenspiegel 36 so groß wie beim zweiten Facettenspiegel 31.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführung eines zweiten Facettenspiegels 37, der beispielsweise anstelle der Facettenspiegel 22 nach Figur 2 und 35 nach Figur 5 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffem und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim zweiten Facettenspiegel 37 verlaufen die Spalten-Grenzlinien 27 unter einem Winkel a von 65° zur y-Achse, also zur Objektverlagerungsrichtung. Entsprechend beträgt der Winkel ß zwischen den Spalten-Grenzlinien 27 und der Trennwand 24 beziehungsweise der dieser nächstliegenden Nahberandungs-Seite 30 25°. Eine Richtung der Spalten-Grenzlinien 27 ist in der Figur 7 zusätzlich durch Pfeile hervorgehoben.
Der Winkel a von 65° liegt auch zwischen der Normalen N auf der Trennwand 24 beziehungsweise auf der Nahberandungs-Seite 30 einerseits und den Spalten-Grenzlinien 27 andererseits vor.
Die Spiegelmodul- Anordnung ist beim zweiten Facettenspiegel 37 wiederum nicht periodisch und auch, aufgrund der Verschiebung der zueinander benachbarten Modulspalten 26i, 26i+i längs der zwischenliegenden Grenzlinien 27, nicht-kartesisch.
Insgesamt hat der zweite Facettenspiegel 37 achtzehn Spiegelmodule 23b, die zumindest abschnittsweise zur Reflexion des Beleuchtungslichts 16 innerhalb der Randkontur 25 beitragen.
Ein maximaler Überstand nicht genutzter Abschnitte der Spiegelmodule 23b über die Randkontur 25 in Richtung auf die Trennwand 24 zu ist beim zweiten Facettenspiegel 37 nach Figur 7 größer als beim zweiten Facettenspiegel 22 nach Figur 2. In dieser Hinsicht ist der zweite Facettenspiegel 22 nach Figur 2 vorteilhafter als der zweite Facettenspiegel 37 nach Figur 7.
Figur 8 zeigt den zweiten Facettenspiegel 22 nach Figur 5 einschließlich des Trägers 29 zur Halterung des Mikro spiegel- Arrays 23d.
Über drei Haltebuchsen 38 wird der Träger 29 an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Rahmen der Beleuchtungsoptik 4 montiert. Dargestellt ist in der Figur 8 auch die Nahberandungs-Seite 30 der Randkontur des Trägers 29. Diese Nahberandungs-Seite 30 verläuft parallel zur Trennwand 24. Die Nahberandungs-Seite 30 ist, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Figur 2 bereits erläutert, derjenige Konturabschnitt der gesamten Randkontur des Trägers 29, der den Spiegelmodulen 23b des Mikrospiegel-Arrays 23 d des zweiten Facettenspiegels 22 nächstbenachbart ist.
Figur 9 zeigt den zweiten Facettenspiegel 35 nach Figur 5 bei Einsatz als Pupillenfacettenspiegel in einer entsprechenden Beleuchtungsoptik 4 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Eine Randkontur 39 des gesamten Bündels des Beleuchtungslichts 16 hat bei dieser Ausführung die Form einer ge- nutzten Pupille der Beleuchtungsoptik 4 und ist bei dieser Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 auf dem Pupillenfacettenspiegel 35 elliptisch, was beispielsweise aufgrund einer anamorphotischen Ausbildung der Projektionsoptik resultieren kann.
Bei der Projektionsbelichtung mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 im Objektfeld 5 auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer 13 im Bildfeld 11 zur lithografischen Herstellung eines mikro- bzw. nano strukturierten Bauteils, ins- besondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Hierbei können das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der Scanrichtung y verfahren werden.

Claims

Patentansprüche
1. Mikrospiegel- Array (23 d) für eine beleuchtungsoptische Komponente (22; 31; 33; 35; 36; 37) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie, umfassend eine Vielzahl von Mikrospiegeln (23 a), die gruppenweise in einer Mehrzahl von Spiegelmodulen (23b) angeordnet sind, wobei die Spiegelmodule (23b) jeweils eine rechteckige Modul- Berandung (23 c) aufweisen, wobei die Spiegelmodule (23b) in Modulspalten (26) angeordnet sind, wobei zumindest einige der Modulspalten (26) so längs einer Spalten-Grenzlinie (27) gegeneinander verschoben sind, dass zumindest einige der über die Grenzlinie (27) aneinander angrenzende Spiegelmodule (26i, 26i+i) gegeneinander verschoben angeordnet sind, so dass ihre quer zur Grenzlinie (27) verlaufenden Modul- Berandungs-Seiten (28) nicht miteinander fluchten, wobei die Modulspalten (26) längs der Spalten-Grenzlinie (27) so gegeneinander verschoben sind, dass einerseits das Mikrospiegel- Array (23 d) ein vorgegebenes Beleuchtungslicht-Gesamtbündel reflektieren kann, wobei andererseits ein Überstand von Abschnitten der Spiegelmodule (23b), die zur Reflexion von Beleuchtungslicht nicht genutzt werden, zur Ermöglichung kleiner Reflexions- Faltwinkel nicht unerwünscht groß ist.
2. Mikrospiegel-Array (23d) für eine beleuchtungsoptische Komponente (22; 31; 33; 35; 36; 37) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie, umfassend eine Vielzahl von Mikrospiegeln (23 a), die gruppenweise in einer Mehrzahl von Spiegelmodulen (23b) angeordnet sind, wobei die Spiegelmodule (23b) jeweils eine rechteckige Modul- Berandung (23 c) aufweisen, wobei die Spiegelmodule (23b) in Modulspalten (26) angeordnet sind, wobei zumindest einige der Modulspalten (26) so längs einer Spalten-Grenzlinie (27) gegeneinander verschoben sind, dass zumindest einige der über die Grenzlinie (27) aneinander angrenzende Spiegelmodule (26i, 26i+i) gegeneinander verschoben angeordnet sind, so dass ihre quer zur Grenzlinie (27) verlaufenden Modul- Berandungs-Seiten (28) nicht miteinander fluchten, wobei die Verschiebung der längs der Spalten-Grenzlinie (27) gegeneinander verschobenen Modulspalten (26) kleiner ist als eine Hälfte der Erstreckung des jeweiligen Spiegelmoduls (23b) längs der Spalten-Grenzlinie (27).
3. Mikrospiegel- Array nach Anspruch 1 oder 2, angeordnet auf einem Träger (29), wobei der Träger (29) eine Nahberandungs-Seite (30) aufweist, welche einen Anordnungsbereich der Spiegelmodule (23b) des Mikrospiegel- Arrays (23a) auf dem Träger (29) nächstliegend ist, wobei mindestens eine der Grenzlinien (27) zwischen den Modulspalten (26i, 26i+i) mit einer Normalen (N) auf einer Träger- Berandungsrichtung der Nahberandungs-Seite (30) einen kleinsten Winkel (a) einschließt, der im Bereich zwischen 0° und 90° liegt.
4. Mikrospiegel-Array nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Grenzlinien (27) zwischen den Modulspalten (26i, 26i+i) mit der Normalen (N) auf der Träger-Berandungsrichtung der Nahberandungs-Seite (30) einen kleinsten Winkel (a) einschließt, der im Bereich zwischen 0° und 45° liegt.
5. Mikrospiegel- Array nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelmodule (23b) in einem periodischen, nicht-kartesischen Raster angeordnet sind.
6. Beleuchtungsoptische Komponente (22; 31; 33; 35; 36; 37) mit einem Mikrospiegel- Array nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Optische Baugruppe mit einer beleuchtungsoptischen Komponente (22; 31; 33; 35; 36; 37) nach Anspruch 6, mit einem Objekthalter (8) zur Halterung einer Lithografiemaske (7) in einem Objektfeld (5), der über einen Objektverlagerungsantrieb (9) längs einer Verlagerungsrichtung (y) verlagerbar ist, wobei mindestens eine der Grenzlinien (27) zwischen den Modulspalten (26i, 26i+i) mit der Verlagerungsrichtung (y) einen kleinsten Winkel (a) einschließt, der im Bereich zwischen 0° und 90° liegt.
8. Beleuchtungsoptik (4) mit einer beleuchtungsoptischen Komponente (22; 31; 33; 35; 36; 37) nach Anspruch 6 oder mit einer optischen Baugruppe nach Anspruch 7 zur Überführung von Beleuchtungslicht (16) in ein Objektfeld (5), in dem ein abzubildendes Objekt (7) anordenbar ist.
9. Optisches System mit einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8 und mit einer Projektionsoptik (10) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (11), in dem ein Wafer (13) anordenbar ist.
10. Beleuchtungs system mit einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8 oder mit einem optischen System nach Anspruch 9 und mit einer Lichtquelle (3) für das Beleuchtungslicht (16).
11. Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie mit einem Beleuchtungs system nach Anspruch 10, mit einem Objekthalter (8) zur Halterung einer Lithografiemaske (7) und mit einem Waferhalter (14) zur Halterung eines Wafers (13).
12. Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nano strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten:
Bereitstellen eines Wafers (13), auf den zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, Bereitstellen eines Retikels (7), das abzubildende Strukturen aufweist,
Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 11,
Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe einer Projektionsoptik (10) der Projektionsbelichtungsanlage (1).
13. Bauteil, hergestellt mittels eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 12.
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