DE102015216443A1

DE102015216443A1 - Anordnung einer Vorrichtung zum Schutz eines in einer Objektebene anzuordnenden Retikels gegen Verschmutzung

Info

Publication number: DE102015216443A1
Application number: DE102015216443.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hennerkes
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-02
Also published as: WO2017032896A1

Abstract

Eine Schutzvorrichtung (28) zum Schutz eines Retikels (7) ist relativ zu einer Objektebene (6) verkippt ausgerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Vorrichtung zum Schutz eines in einer Objektebene anzuordnenden Retikels gegen Verschmutzung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Anordnung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer entsprechenden Beleuchtungsoptik. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.
Der Einsatz von membranartigen Pellikeln zum Schutz eines Retikels gegen Verschmutzung ist beispielsweise aus der US 2004/0180271 A1 und der US 2006/0109448 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung einer Vorrichtung zum Schutz eines Retikels gegen Verschmutzung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die Schutzvorrichtung derart anzuordnen, dass ein Substrat verkippt zum Retikel ausgerichtet ist. Alternativ hierzu kann als Schutzvorrichtung ein diffraktives optisches Element (DOE) dienen. Dieses kann verkippt oder unverkippt, das heißt parallel, zur Objektebene ausgerichtet sein.
Das Substrat ist insbesondere flächig ausgebildet. Seine Ausrichtung wird insbesondere durch eine Ebene gegeben, welche insbesondere senkrecht auf einer Flächennormalen in einem Zentralbereich des Substrats steht. Das Substrat ist insbesondere Bestandteil eines Pellikels.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine Verkippung des Substrates des Pellikels gegenüber der Retikeloberfläche erreicht werden kann, dass vom Pellikel reflektierte Strahlung in eine andere Richtung geleitet wird als die am Retikel reflektierte Beleuchtungsstrahlung, insbesondere die nullte Ordnung der am Retikel reflektierten Beleuchtungsstrahlung. Es ist insbesondere möglich, unerwünschte Strahlung, insbesondere Strahlung in einem unerwünschten Frequenzbereich, in einem anderen Winkelbereich zu reflektieren als den der reflektierten Nutzstrahlung. Es ist insbesondere möglich, unerwünschte DUV-Strahlung gezielt in einem Winkelbereich zu lenken, so dass sie nicht in die Projektionsoptik gelangt und somit weder zu einem Wärmeeintrag in die Projektionsoptik noch zu einem Kontrastverlust bei der Belichtung des Wafers führt.
Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass eine Ablenkung unerwünschter Strahlung auch durch Verwendung eines DOEs als Schutzvorrichtung erreicht werden kann.
Allgemein betrifft die Erfindung daher auch die Verwendung eines DOEs als Vorrichtung zum Schutz eines in einer Objektebene anzuordnenden Retikels gegen Verschmutzung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung handelt es sich bei dem Substrat um ein sogenanntes Pellikel. Das Pellikel ist insbesondere als Membran, das heißt als dünne Folie, ausgebildet oder umfasst eine entsprechende Membran. Es ist insbesondere für Partikel undurchlässig.
Das Substrat ist vorzugsweise austauschbar. Dies ist für eine einfache Wartung des Beleuchtungssystems von Vorteil.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Substrat um einen Kippwinkel b von mindestens 3° gegen eine parallel zur Objektebene verlaufende Ebene verkippt. Der Kippwinkel b beträgt insbesondere mindestens 5°, insbesondere mindestens 6°, insbesondere mindestens 8°, insbesondere mindestens 10°, insbesondere mindestens 12°. Er ist insbesondere mindestens so groß wie ein vorgegebener Hauptstrahlwinkel der Beleuchtungsstrahlung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Substrat eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 200 nm, insbesondere im Bereich von 10 nm bis 100 nm, insbesondere im Bereich von 30 nm bis 70 nm auf.
Die Dicke des Substrats kann insbesondere derart gewählt werden, dass es für Beleuchtungsstrahlung im EUV-Bereich eine Mindesttransmissivität im einfachen Durchtritt von mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90% aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Substrat für DUV-Strahlung, insbesondere für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 50 nm bis 300 nm eine Reflektivität von mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 97%, insbesondere mindestens 99% auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Schutzvorrichtung als diffraktives optisches Element (DOE) ausgebildet oder umfasst ein entsprechendes DOE. Durch eine geeignete Ausbildung eines derartigen DOE kann ebenfalls erreicht werden, dass unerwünschte Strahlung, das heißt Strahlung in einem unerwünschten Wellenlängenbereich, nicht in die Projektionsoptik, insbesondere nicht zum Wafer, geführt wird, während die Beleuchtungsstrahlung ohne wesentliche Verluste zum Wafer geführt wird. Das DOE weist insbesondere Strukturen mit einer Strukturbreite im Bereich von 0,5 µm bis 5 µm, insbesondere im Bereich von 1 µm bis 3 µm, auf. Die Strukturen weisen insbesondere Strukturhöhen im Bereich von 10 nm bis 50 nm, insbesondere im Bereich von 13 nm bis 30 nm auf. Die Ausbildung der Strukturen des DOE kann insbesondere gezielt in Abhängigkeit der abzulenkenden Wellenlängen und/oder des gewünschten Ablenkwinkels bestimmt werden.
Das DOE kann verkippt oder parallel zur Objektebene, das heißt zum Retikel, ausgerichtet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Substrat im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Es weist insbesondere Abmessungen auf, welche in Richtung parallel zur Objektebene mindestens so groß sind wie die Abmessungen eines zu schützenden Retikels. Das Bauraumvolumen der Schutzvorrichtung in Richtung senkrecht zur Objektebene beträgt vorzugsweise maximal 20 mm. Hierdurch wird der Einbau der Schutzvorrichtung in das Beleuchtungssystem vereinfacht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die längere Seite des Substrats parallel zur Objektebene ausgerichtet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die kürzere Seite des Substrats parallel zur Objektebene ausgerichtet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schutzvorrichtung in einer Beleuchtungsoptik gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Pellikels kann erreicht werden, dass Strahlung in einem für die Belichtung eines Wafers unerwünschten Wellenlängenbereich vom Pellikel in einen anderen Raumwinkelbereich reflektiert wird als die am Retikel reflektierte Beleuchtungsstrahlung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Kippwinkel, um welchen das Pellikel gegen eine parallel zur Objektebene verlaufende Ebene verkippt ausgerichtet ist, mindestens so groß wie der Hauptstrahlwinkel der Beleuchtungsstrahlung zur Beleuchtung des Objektfeldes, insbesondere des im Objektfeld angeordneten Retikels. Der Kippwinkel ist insbesondere mindestens so groß wie der halbe objektseitige Öffnungswinkel der Beleuchtungsstrahlung zur Beleuchtung des Objektfeldes. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das am Pellikel reflektierte Lichtbündel vollständig überschneidungsfrei mit dem am Retikel reflektierten Strahlungsbündel ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Schutzvorrichtung führt zu einer Verringerung, insbesondere einer Vermeidung, insbesondere einer vollständigen Vermeidung des Eintrags von unerwünschter Strahlung, insbesondere von Strahlung in einem unerwünschten Wellenlängenbereich, in die Projektionsoptik. Hierdurch wird der Wärmeeintrag in die Projektionsoptik reduziert. Dies führt zu einer höheren Präzision, insbesondere einer höheren Stabilität der Anordnung der Komponenten der Projektionsoptik. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schutzvorrichtung ein Kontrastverlust bei der Belichtung des Wafers, welcher aufgrund von Strahlung in einem unerwünschten Wellenlängenbereich auftreten kann, reduziert. Die erfindungsgemäße Anordnung der Schutzvorrichtung führt somit zu einer Verbesserung der Projektionsbelichtungsanlage als Ganzes sowie insbesondere zu einer Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie eines verfahrensgemäß hergestellten Bauelements.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Projektionsbelichtungsanlage,
2 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts des Strahlengangs einer Projektionsbelichtungsanlage im Bereich des Retikels,
3 eine Ansicht gemäß 2 gemäß einer alternativen Ausführung des Pellikels,
4 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführung des Pellikels und
5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Pellikels.
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt die Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Bezüglich der allgemeinen Details sei außerdem auf die DE 10 2010 041 623 A1 und die DE 10 2011 086 345 A1 verwiesen, die hiermit vollständig als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert sind. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist.
Im Bereich vor dem Retikel 7 ist beabstandet zum Retikel 7 eine Schutzvorrichtung 28 mit einem Pellikel 22 angeordnet. Das Pellikel 22 wird von einem nur teilweise dargestellten Pellikelhalter 23 gehalten. Die Anordnung des Pellikels 22 wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in einer Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist.
Ein erfindungsgemäßes optisches System 21 umfasst die Beleuchtungsoptik 4 und die Projektionsoptik 9.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle, welche EUV-Strahlung 14 emittiert. Die Wellenlänge der emittierten Nutzstrahlung der EUV-Strahlungsquelle 3 liegt im Bereich von 5 nm bis 30 nm. Auch andere Wellenlängen, die in der Lithographie Verwendung finden, und für die geeignete Lichtquellen zur Verfügung stehen, sind möglich, bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine DPP-Quelle oder um eine LPP-Quelle, handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, oder ein Freie-Elektronen-Laser (FEL) ist als Strahlungsquelle 3 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6,859,515 B2 . Zur Bündelung der EUV-Strahlung 14 von der EUV-Strahlungsquelle 3 ist ein Kollektor 15 vorgesehen.
Die EUV-Strahlung 14 wird auch als Beleuchtungslicht beziehungsweise -strahlung bezeichnet.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Feldfacettenspiegel 16 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 17. Der Feldfacettenspiegel 16 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist. Vom Feldfacettenspiegel 16 wird die EUV-Strahlung 14 zu einem Pupillenfacettenspiegel 18 der Beleuchtungsoptik 4 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 weist eine Vielzahl von Pupillenfacetten 19 auf. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 werden die Feldfacetten 17 des Feldfacettenspiegels 16 in das Objektfeld 5 abgebildet.
Zu jeder Feldfacette 17 auf dem Feldfacettenspiegel 16 gibt es mindestens eine zugehörige Pupillenfacette 19 auf dem Pupillenfacettenspiegel 18. Zwischen je einer Feldfacette 17 und je einer Pupillenfacette 19 wird ein Lichtkanal oder Strahlungskanal ausgebildet. Die Facetten 17, 19 mindestens eines der Facettenspiegel 16, 18 können schaltbar ausgebildet sein. Sie können insbesondere verkippbar auf dem Facettenspiegel 16, 18 angeordnet sein. Hierbei ist es möglich, nur einen Teil, beispielsweise höchstens 30%, höchstens 50% oder höchstens 70% der Facetten 17, 19 verkippbar auszubilden. Es kann auch vorgesehen sein, sämtliche Facetten 17, 19 verkippbar auszubilden. Bei den schaltbaren Facetten 17, 19 handelt es sich insbesondere um die Feldfacetten 17. Durch eine Verkippung der Feldfacetten 17 kann die Zuordnung derselben zu den jeweiligen Pupillenfacetten 19 und damit die Ausbildung der Lichtkanäle variiert werden. Eine bestimmte Zuordnung der Feldfacetten 17 zu den jeweiligen Pupillenfacetten 19 wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Für weitere Details der Facettenspiegel 16, 18 mit verkippbaren Facetten 17, 19 sei auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Für weitere Details der Beleuchtungsoptik 4 sei ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Der Strahlengang der EUV-Strahlung 14 in der Beleuchtungsoptik 4 und der Projektionsoptik 9 sowie insbesondere die konstruktive Anordnung des Feldfacettenspiegels 16 und des Pupillenfacettenspiegels 18 ist der 1 nicht zu entnehmen.
Der Retikelhalter 8 ist gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 in einer Verlagerungsrichtung in der Objektebene 6 verlagert werden kann. Entsprechend ist der Waferhalter 13 gesteuert so verlagerbar, dass der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung in der Bildebene 11 verlagerbar ist. Hierdurch können das Retikel 7 und der Wafer 12 einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung wird auch als Scan-Richtung bezeichnet. Die Verschiebung des Retikels 7 und des Wafers 12 in Scan-Richtung kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Die Projektionsoptik 9 umfasst eine Vielzahl von Projektionsspiegeln M_i, welche in der 1 nicht dargestellt sind. Die Projektionsoptik 9 umfasst insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf Projektionsspiegel M1 bis M5. Sie kann insbesondere mindestens sechs, sieben oder acht Projektionsspiegel M1 bis M8 aufweisen.
Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden das Retikel 7 und der Wafer 12, der eine für das Beleuchtungslicht 14 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt.
Anschließend wird zumindest ein Abschnitt des Retikels 7 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf den Wafer 12 projiziert. Hierbei wird das Retikel 7 derart mit EUV-Strahlung 14 beleuchtet, dass ein Hauptstrahl der EUV-Strahlung 14 unter einem Einfallswinkel (CRA, Chief Ray Angle) von höchstens 7°, insbesondere höchstens 6°, insbesondere höchstens 5°, insbesondere höchstens 4°, insbesondere höchstens 3°, insbesondere höchstens 1°, insbesondere 0° auf das Retikel 7 trifft. Der Einfallswinkel ist hierbei als Winkel zwischen dem Hauptstrahl des zur Beleuchtung des Retikels 7 dienenden Strahlenbündels und einer Normalen 20 auf der Objektebene 6, insbesondere auf dem Retikel 7 definiert. Der Einfallswinkel des Hauptstrahls (CRA) ist insbesondere kleiner als die objektseitige numerische Apertur (NAO), CRA < arcsin (NAO). Die objektseitige numerische Apertur (NAO) beträgt insbesondere mindestens 0,45/n, insbesondere mindestens 0,5/n, insbesondere mindestens 0,6/n, insbesondere mindestens 0,7/n, wobei n den Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 9 bezeichnet. Die Projektionsoptik 9 kann insbesondere verkleinernd abbilden mit einem Abbildungsmaßstab von beispielsweise n = 2:1, n = 4:1, n = 6:1 oder n = 8:1. Andere Werte für n sind ebenfalls möglich.
Bei der Projektion des Retikels 7 auf dem Wafer 12 kann der Retikelhalter 8 und/oder der Waferhalter 13 in Richtung parallel zur Objektebene 6 beziehungsweise parallel zur Bildebene 11 verlagert werden. Die Verlagerung des Retikels 7 und des Wafers 12 kann vorzugsweise synchron zueinander erfolgen.
Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, hergestellt.
Im Folgenden wird das Pellikel 22 sowie insbesondere dessen Anordnung im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 näher beschrieben.
Das mittels des Pellikelhalters 23 im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 angeordnete Pellikel 22 bildet einen Bestandteil der Schutz-Vorrichtung 28 zum Schutz des in der Objektebene 6 angeordneten Retikels 7 gegen Verschmutzung.
Für allgemeine Details des Pellikels 22 sei auf die DE 10 2013 225 006 A1 verwiesen, die hiermit vollständig als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert ist.
Als Pellikel 22 dient eine Folie, die in einem Abstand von wenigen Millimetern zur Objektebene 6, insbesondere vor dem Retikel 7, angeordnet ist. Das Pellikel 22 umfasst insbesondere ein Substrat, welches für Partikel undurchlässig ist. Als Substrat kann eine Membrane dienen.
Als Pellikelhalter 23 kann ein Pellikelrahmen mit einer Pellikelausnehmung dienen. Der Rahmen weist insbesondere Justierungsmöglichkeiten auf, mittels welcher das Pellikel 22 relativ zur Objektebene 6, insbesondere relativ zum Retikel 7 justierbar angeordnet werden kann.
Das Pellikel 22 weist für die Beleuchtungsstrahlung 14, insbesondere für Strahlung im EUV-Bereich, eine Durchlässigkeit im einfachen Durchtritt von mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% auf
Das Pellikel 22 ist für Strahlung in einem vorgegebenen, unerwünschten Wellenlängenbereich, insbesondere für Strahlung im DUV-Bereich, insbesondere für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 50 nm bis 300 nm zu mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 97%, insbesondere mindestens 99% reflektierend.
Das Pellikel 22 dient somit als Spektralfilter.
Das Pellikel 22, insbesondere das Substrat, ist insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Es kann ein Aspektverhältnis aufweisen, welches im Wesentlichen dem Aspektverhältnis des Objektfeldes 5 entspricht. Es kann insbesondere derart angeordnet sein, dass seine längere Seite parallel zur Objektebene 6 ausgerichtet ist. Hierdurch wird das Bauraumvolumen in Richtung der Normalen 20 reduziert.
Es kann auch derart ausgerichtet sein, dass seine kürzere Seite parallel zur Objektebene 6 ausgerichtet ist. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn der Öffnungswinkel des einfallenden Lichtstrahls in beiden Richtungen verschieden groß sind (elliptische Beleuchtungspupille). Beleuchtungen mit elliptischer Pupille sind aus der DE 10 2010 040 811 bekannt. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, die Kipprichtung des Pellikels 22 in die Richtung zu legen, in der Beleuchtungskegel den kleineren Öffnungswinkel hat. Dadurch wird ein kleinerer Kippwinkel benötigt, um das am Pellikel 22 reflektierte Licht vom am Retikel reflektierten Licht zu trennen. Zwischenlösungen, bei welchen keine der Seiten des Pellikels 22 parallel zur Objektebene 6 ausgerichtet sind, sind ebenso möglich.
Das Pellikel 22 ist derart im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 angeordnet, dass seine dem Retikel 7 zugewandte Seite einen Abstand zum Retikel 7 aufweist, welcher im Bereich von 0,5 mm bis 50 mm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 20 mm, liegt. Hierbei kann die untere Grenze dieses Bereichs einen unteren Grenzwert für den minimalen Abstand darstellen. Die obere Grenze dieses Bereichs kann einen oberen Grenzwert für den maximalen Abstand darstellen.
Das Bauraumvolumen der Schutzvorrichtung mit dem Pellikel 22 beträgt in Richtung der Normalen 20 insbesondere maximal 100 mm, insbesondere maximal 50 mm, insbesondere maximal 30 mm, insbesondere maximal 20 mm.
Das Pellikel 22 weist eine Dicke von etwa 5 nm bis etwa 200 nm, insbesondere von 10 nm bis 100 nm auf.
Das Pellikel 22 kann Schichten aus Zirkonium, Niob, Molybdän und/oder Silizium aufweisen.
Vorzugsweise ist das Pellikel 22 unterhalb der Objektebene 6 angeordnet. Die der einfallenden Beleuchtungsstrahlung 14 zugewandte Seite des Pellikels 22 weist insbesondere in Richtung der Schwerkraft. Hierdurch wird verhindert, dass sich Verunreinigungen auf dem Pellikel 22 absetzen.
In Richtung parallel zur Objektebene 6 weist das Pellikel 22 Abmessungen auf, welche mindestens so groß wie die des Objektfeldes 5 sind. Aufgrund einer im Allgemeinen schrägen Beleuchtung des Retikels 7 mit Beleuchtungsstrahlung 14 und/oder aufgrund einer nachfolgend noch näher beschriebenen verkippten Anordnung des Pellikels 22 ist dieses im Allgemeinen etwas größer als das Objektfeld 5. Für Details sei wiederum auf die DE 10 2013 225 006 A1 verwiesen.
Das Pellikel 22 kann in Richtung parallel zur Objektebene 6 insbesondere Abmessungen im Bereich von 10 mm bis 500 mm, insbesondere im Bereich von 30 mm bis 300 mm, insbesondere im Bereich von 50 mm bis 200 mm, insbesondere im Bereich von 100 mm bis 150 mm aufweisen.
Das Pellikel 22 ist erfindungsgemäß um einen Kippwinkel b verkippt gegen eine parallel zur Objektebene 6 verlaufende Ebene 24 ausgerichtet. Bei der in 2 dargestellten Alternative beträgt der Kippwinkel b 6°. Er entspricht gerade dem Hauptstrahlwinkel (CRA) der Beleuchtungsstrahlung 14. Der Kippwinkel b beträgt insbesondere mindestens 1°, insbesondere mindestens 2°, insbesondere mindestens 3°, insbesondere mindestens 5°, insbesondere mindestens 6°, insbesondere mindestens 8°, insbesondere mindestens 10°, insbesondere mindestens 12°. Er ist insbesondere mindestens so groß wie der vorgegebene Hauptstrahlwinkel CRA der Beleuchtungsstrahlung 14. Der Kippwinkel b des Pellikels 22 kann auch vom Hauptstrahlwinkel CRA abweichen. Abhängig vom vorhandenen Bauraum, insbesondere in Richtung der Normalen 20, kann der Kippwinkel b insbesondere auch größer oder kleiner als der Hauptstrahlwinkel der Beleuchtungsstrahlung 14 sein.
Unter der Ausrichtung des Pellikels 22 sei hierbei die Ausrichtung einer Ebene, welche durch das Substrat des Pellikels 22 verläuft oder eine Annäherung, insbesondere die bestmögliche Annäherung an dieses darstellt, verstanden. Als Ausrichtung des Pellikels 22 kann auch die Ausrichtung einer Ebene, welche senkrecht auf einer Flächennormalen in einem Zentralbereich des Pellikels 22, insbesondere einer Flächennormalen durch den geometrischen Schwerpunkt des Pellikels 22, verläuft, verstanden sein.
Das Pellikel 22 kann um eine Achse verkippt sein, welche parallel zu einer zweiten Achse verläuft, um welche der Hauptstrahl der Beleuchtungsstrahlung 14 verkippt ist. In diesem Fall wird die am Pellikel 22 reflektierte Strahlung, welche in den 2 und 3 schematisch mit dem Bezugszeichen 25 versehen ist, im Wesentlichen zurück in die Beleuchtungsoptik 4 reflektiert.
Gemäß einer alternativen, in den Figuren nicht dargestellten Variante verlaufen diese beiden Achsen schräg zueinander. Es kann insbesondere gemäß einer bevorzugten Alternative vorgesehen sein, die Achse, um welche das Pellikel 22 verkippt ist, derart auszurichten, dass sie bei Projektion entlang der Normalen 20 senkrecht zur Achse verläuft, um welche der Hauptstrahl der Beleuchtungsstrahlung 14 verkippt ist. Hierdurch kann die am Pellikel 22 reflektierte Strahlung 25 sowohl aus der Projektionsoptik 9 als auch aus der Beleuchtungsoptik 4 ausgekoppelt werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte des Pellikels 22 und dessen Anordnung im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14 stichwortartig beschrieben.
Das Pellikel 22 dient insbesondere der Auskopplung von DUV-Strahlung aus dem Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 14. Mit Hilfe des Pellikels 22 kann insbesondere verhindert werden, dass DUV-Strahlung in die Projektionsoptik 9 gelangt. Hierdurch wird der Wärmehaushalt der Projektionsoptik 9 verbessert. Außerdem kann ein Kontrastverlust, welcher durch DUV-Strahlung bei der Belichtung des Wafers 12 auftreten kann, reduziert, insbesondere vermieden, werden.
Das Pellikel 22 ist insbesondere für Partikel undurchlässig. Es verhindert somit, dass Partikel aus dem Bereich der Beleuchtungsoptik 4, insbesondere von der Strahlungsquelle 3 zum Retikel 7 gelangen können. Es verhindert insbesondere, dass derartige Partikel das Retikel 7 verschmutzen können.
Vorzugsweise ist das Pellikel 22 austauschbar. Es kann insbesondere austauschbar im Pellikelhalter 23 angeordnet sein.
Aufgrund der Anordnung des Pellikels 22 beabstandet zur Objektebene 6, insbesondere in Richtung der Normalen 20 beabstandet zum Retikel 7, hat eine Verschmutzung des Pellikels 22 aufgrund der genutzten Tiefenschärfe im Bereich von etwa 1 mm nur einen sehr geringen Einfluss auf die Präzision der Belichtung des Wafers 12.
Durch die Verkippung des Pellikels 22 gegenüber der Oberfläche des Retikels 7 wird Strahlung aus dem unerwünschten Spektralbereich, insbesondere Strahlung aus dem DUV-Bereich, insbesondere Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 50 nm bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 100 nm bis 200 nm, in einen vorgegebenen Winkelbereich reflektiert, welcher von dem in die Projektionsoptik 9 führenden Winkelbereich abweicht, insbesondere vollständig abweicht. Hierdurch lässt sich der Wärmeeintrag dieser Strahlung in die Projektionsoptik 9 verringern, insbesondere vollständig vermeiden. Hierdurch lassen sich die Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik 9 verbessern. Es ist insbesondere möglich, zu verhindern, dass die Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik 9 durch einen Wärmeeintrag dieser unerwünschten Strahlung, welcher zu einer Wärmeausdehnung der Bestandteile der Projektionsoptik 9 führen kann, verringert, insbesondere vollständig vermieden wird.
Die durch die Verkippung des Pellikels 22 zusätzlich benötigte Bauraumhöhe in Richtung der Normalen 20 beträgt vorzugsweise maximal 50 mm, insbesondere maximal 30 mm, insbesondere maximal 20 mm. Um die benötigte Bauraumhöhe weiter zu reduzieren, kann vorgesehen sein, das Pellikel 22 mit Knickstellen 26 zu versehen. Eine derartige Alternative ist exemplarisch in 3 dargestellte. Das Pellikel 22 ist in diesem Fall dachartig ausgebildet. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, sofern die Dies auf dem Wafer 12 nicht so breit sind wie das gesamte Bildfeld 10. Eine derartige Ausbildung des Pellikels 22 kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Dies auf dem Wafer 12 Abmessungen aufweisen, welche ganzzahlige Bruchteile der Breite des Bildfeldes 10 sind. In diesem Fall kann für jeden der Dies ein separater planer Abschnitt des Pellikels 22 vorgesehen sein. Die einzelnen planen Abschnitte des Pellikels 22 können jeweils mit einer Knickstelle 26 aneinander angrenzen. Das Pellikel 22 ist in diesem Fall somit abschnittsweise plan und stetig ausgebildet, weist jedoch eine oder mehrere Knickstellen auf.
Um den nötigen Bauraum in Normalenrichtung des Retikels klein zu halten, kann das Pellikel 22 insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 5, insbesondere mindestens 10, insbesondere mindestens 20, insbesondere mindestens 30, insbesondere mindestens 50 Knickstellen aufweisen. In diesem Fall geht die Ausführung des Pellikels in einen Fresnelspiegel über, wie schematisch in 5 gezeigt ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 eine alternative Ausbildung des Pellikels 22 beschrieben. Das Pellikel 22 kann als Fresnelspiegel oder als diffraktives optisches Element (DOE) ausgebildet sein beziehungsweise ein oder mehrere DOEs aufweisen.
Das Pellikel 22 kann in diesem Fall verkippt zur Objektebene 6 oder parallel zu dieser ausgerichtet sein. Die Objektebene 6 ist aus diesem Grund in der 4 nicht eingezeichnet.
In der 4 ist schematisch eine Ausbildung des Pellikels 22 mit DOE dargestellt.
Die DOEs weisen Strukturen auf, welche zu einer Ablenkung der ±1. Beugungsordnung (+1.o, –1.o) der unerwünschten Strahlung führen, welche mindestens so groß ist wie der Hauptstrahlwinkel CRA der Beleuchtungsstrahlung 14. Das DOE weist insbesondere Strukturen auf, welche zu einer Ablenkung der ±1. Beugungsordnung (+1.o, –1.o) relativ zum Hauptstrahl (CR) führen, welche mindestens so groß ist wie der halbe objektseitige Öffnungswinkel der Beleuchtungsstrahlung. Die Ablenkung der ±1. Beugungsordnung (+1.o, –1.o) der unerwünschten Strahlung beträgt insbesondere mindestens 3°, insbesondere mindestens 6°, insbesondere mindestens 9°, insbesondere mindestens 12°.
Die Strukturen weisen insbesondere Strukturbreiten p₁, p₂ auf, welche im Bereich von 0,5 µm bis 5 µm, insbesondere im Bereich von 1 µm bis 3 µm liegen. Unter den Strukturbreiten p₁, p₂ sei insbesondere die Periode der Strukturen verstanden. Je nachdem, welche Wellenlängen abgelenkt werden sollen und/oder um welchen Ablenkwinkel, können die Strukturbreiten p₁, p₂ geeignet angepasst werden.
Die Strukturen weisen Strukturhöhen h₁, h₂ im Bereich von 10 nm bis 50 nm, insbesondere im Bereich von 15 nm bis 30 nm auf. Die Strukturhöhen sind insbesondere gerade derart an die Wellenlänge der unerwünschten Beleuchtungsstrahlung angepasst, dass es zu einer Auslöschung der nullten Beugungsordnung kommt. Es gilt insbesondere: h₁ = λ/4 und h₂ = λ/(4n), wobei λ die Wellenlänge der auszulöschenden Strahlung und n den Brechungsindex des Materials des Pellikels 22 angibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DE 102013225006 A1 [0051, 0064]
DE 102010040811 [0058]

Claims

Anordnung einer Vorrichtung (28) zum Schutz eines in einer Objektebene (6) anzuordnenden Retikels (7) gegen Verschmutzung, 1.1. wobei die Schutzvorrichtung (28) 1.1.1. für Beleuchtungsstrahlung (14) mit einer Wellenlänge im Bereich von weniger als 30 nm zu mindestens 70% durchlässig ist und 1.1.2. für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 50 nm bis 300 nm zu mindestens 70 % reflektierend ist, und 1.2. wobei die Schutzvorrichtung (28) 1.2.1. gegen eine parallel zur Objektebene (6) verlaufende Ebene um einen Kippwinkel (b) verkippt ausgerichtet ist und/oder 1.2.2. als diffraktives optisches Element (DOE) ausgebildet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippwinkel (b) mindestens 3° beträgt.
Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (28) ein folienartiges Substrat (22) aufweist, welches eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 200 nm aufweist.
Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (28) ein Substrat (22) umfasst, welches im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist mit einer längeren Seite und einer kürzeren Seite, wobei die längere Seite parallel zur Objektebene (6) ausgerichtet ist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (28) ein Substrat (22) umfasst, welches im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist mit einer längeren Seite und einer kürzeren Seite, wobei die kürzere Seite parallel zur Objektebene (6) ausgerichtet ist.
Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (28) ein Bauraumvolumen aufweist, welches in Richtung senkrecht zur Objektebene (6) maximal 20 mm beträgt.
Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (28) ein Bauraumvolumen aufweist, welches in Richtung parallel zur Objektebene (6) Abmessungen aufweist, welche mindestens so groß sind wie Abmessungen eines zu schützenden Retikels (7).
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive optische Element (DOE) parallel zur Objektebene (6) ausgerichtet ist.
Beleuchtungsoptik (4) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend 9.1. mehrere strahlführende Elemente (16, 18) zur Führung von Beleuchtungsstrahlung (14) entlang einem Strahlengang zu einem Objektfeld (5) in einer Objektebene (6) und 9.2. eine Anordnung einer Schutzvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippwinkel (b) mindestens so groß ist wie ein Hauptstrahlwinkel (CRA) der Beleuchtungsstrahlung (14) zur Beleuchtung des Objektfeldes (5).
Beleuchtungssystem (2) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassend 11.1. eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10 und 11.2. eine Strahlungsquelle (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1 für die Mikrolithographie umfassend 12.1. eine Beleuchtungsoptik (4) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10 und 12.2. eine Projektionsoptik (9) zur Abbildung eines im Objektfeld (5) angeordneten Retikels (7) auf einen in einem Bildfeld (10) angeordneten Wafer (12).
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: 13.1. Bereitstellen eines Substrats (22), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, 13.2. Bereitstellen eines Retikels (7), das abzubildende Strukturen aufweist, 13.3. Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 12, 13.4. Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht des Substrats (22) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Bauelement hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 13.