DE102019206869A1

DE102019206869A1 - Strahlungsquellen-Modul

Info

Publication number: DE102019206869A1
Application number: DE102019206869.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2019-08-08
Also published as: DE102020201368A1

Abstract

Ein Strahlungsquellen-Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) weist eine Blendeneinrichtung (5a) mit einer dreidimensionalen Ausbildung auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlungsquellen-Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft außerdem ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage. Weiter betrifft die Erfindung einen Facetten-Spiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage. Schließlich betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage und ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, im Bereich einer Zwischenfokusebene eines Beleuchtungssystems eine Zwischenfokusblende anzuordnen. Eine entsprechende Zwischenfokusblende ist beispielsweise aus der DE 10 2011 762 297 A1 bekannt. Weitere Ausführungsformen von Beleuchtungssystemen mit Zwischenfokusblenden sind aus der DE 10 2011 015 266 A1 , der US 9,298,110 B2 und der US 8,680,493 B2 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strahlungsquellen-Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Strahlungsquellen-Modul gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, in einem Strahlungsquellen-Modul mit einer Strahlungsquelle, einem Kollektor und einer Blendeneinrichtung die Blendeneinrichtung derart an die Strahlungsquelle und den Kollektor anzupassen, dass Strahlenbündel, welche den Zwischenfokusbereich mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen durchlaufen, zumindest teilweise von unterschiedlichen Bereichen der Blendeneinrichtung vignettiert werden.
Die Propagationsrichtung eines Strahlenbündels bezeichnet hierbei insbesondere die Propagationsrichtung eines zentralen Strahls, insbesondere eines Schwerpunktstrahls, dieses Bündels.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein elliptischer Kollektor zwar einen punktförmigen Strahlungserzeugungsbereich (Quellplasma) ideal auf einen anderen punktförmigen Bereich, insbesondere den Zwischenfokus, abbilden kann, für eine endlich große Ausdehnung des Quellplasmas ist diese Abbildung jedoch nicht mehr ideal. Es kommt zu einem richtungsabhängigen Abbildungsmaßstab. Je nach Propagationsrichtung der Strahlenbündel wird der Zwischenfokus unterschiedlich groß gefüllt.
Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, die Blendeneinrichtung derart an die Eigenschaften der Strahlungsquelle, insbesondere an die geometrischen Abmessungen des Strahlungserzeugungsbereichs, insbesondere des Quellplasmas, sowie die Ausbildung des Kollektors, insbesondere des Kollektorspiegels, anzupassen, dass unterschiedliche Strahlenbündel von unterschiedlichen Bereichen der Blendeneinrichtung vignettiert werden. Hierdurch ist es insbesondere möglich, Strahlenbündel mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen und/oder Strahlenbündel mit unterschiedlichen Strahldurchmessern, im Bereich des Zwischenfokus zu vignettieren. Dies ermöglicht eine kontrolliertere Vignettierung der Beleuchtungsstrahlung als dies beispielsweise im Bereich der Pupillenfacetten möglich ist.
Bei der Beleuchtungsstrahlung, welche durch die Blendeneinrichtung vignettiert wird, handelt es sich beispielsweise um Strahlung aus dem Halo des Quellplasmas und/oder um Streulicht.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Blendeneinrichtung ist insbesondere von Vorteil, wenn das Beleuchtungssystem einen Pupillenfacettenspiegel mit Pupillenfacetten unterschiedlicher Form und/oder Orientierung und/oder Größe aufweist.
Eine derartige Ausbildung des Pupillenfacettenspiegels, insbesondere mit Pupillenfacetten mit unterschiedlicher Größe, kann vorteilhaft genutzt werden, um den Pupillenfüllgrad der Projektionsbelichtungsanlage zu verringern. Dies ist erfindungsgemäß vorgesehen.
Vereinfachend wird im Folgenden davon ausgegangen, dass es keine Maßstabsvariationen der Abbildung vom Zwischenfokus auf die Pupillenfacetten durch die Feldfacetten gibt. Diese Annahme ist im Allgemeinen nicht zutreffend. Maßstabsvariationen der Abbildung vom Zwischenfokus auf die Pupillenfacetten durch die Feldfacetten können vorteilhafterweise bei der Festlegung der Pupillenfacettengröße berücksichtigt werden. Die erfindungsgemäße Idee lässt sich problemlos um diesen Aspekt erweitern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein zentrales Strahlenbündel im Bereich der Zwischenfokusebene vignettiert. Bei dem zentralen Strahlenbündel handelt es sich insbesondere um ein Strahlenbündel, dessen Propagationsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Zwischenfokusebene verläuft. Die Propagationsrichtung des zentralen Strahlenbündels fällt insbesondere mit der Hauptachse des Kollektor-Spiegels zusammen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zumindest eine Teilmenge von schiefen Strahlenbündeln, das heißt Strahlenbündel, welche die Zwischenfokusebene unter einem Winkel ungleich 90° schneiden, vor und/oder hinter der Zwischenfokusebene vignettiert.
Die Blendeneinrichtung weist hierfür eine Mehrzahl von den Strahlungsdurchgangsbereich jeweils umfangsseitig begrenzenden Bereichen auf, welche in Propagationsrichtung der Beleuchtungsstrahlung voneinander beabstandet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Blendeneinrichtung derart ausgebildet, dass zumindest eine Teilmenge der Strahlenbündel von zwei unterschiedlichen Bereichen der Blendeneinrichtung vignettiert wird.
Die Strahlenbündel werden insbesondere von zwei in Propagationsrichtung beabstandeten Bereichen vignettiert. Sie werden insbesondere von genau zwei unterschiedlichen Bereichen der Blendeneinrichtung vignettiert.
Hierbei kann insbesondere der eine der vignettierenden Bereiche im Bereich vor der Zwischenfokusebene, der andere im Bereich hinter der Zwischenfokusebene liegen.
Die durch diese beiden vignettierenden Bereiche der Blendeneinrichtung vignettierten Randbereiche eines bestimmten Strahlenbündels sind insbesondere verschieden. Sie liegen einander insbesondere diametral gegenüber.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Blendeneinrichtung ein röhrenartiges Element auf.
Die Blendeneinrichtung weist insbesondere eine dreidimensionale Ausbildung auf. Sie weist eine maximale Erstreckung e in einer Durchgangsrichtung auf. Sie weist eine Durchgangsöffnung mit einem minimalen Durchmesser d senkrecht zur Durchgangsrichtung auf. Hierbei gilt insbesondere e:d größer 0,1, insbesondere e:d größer 0,2, insbesondere e:d größer 0,3, insbesondere e:d größer 0,5, insbesondere e:d größer 1, insbesondere e:d größer 2, insbesondere e:d größer 3, insbesondere e:d größer 5, insbesondere e:d größer 10.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der minimale Durchmesser (d) der Durchgangsöffnung durch den Durchmesser des Strahlquerschnitts des zentralen Strahlenbündels definiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Strahlungsdurchgangsbereich der Blendeneinrichtung eine Engstelle auf. Er ist insbesondere sanduhrförmig oder doppel-konisch ausgebildet.
Der Strahlungsdurchgangsbereich der Blendeneinrichtung kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Es ist auch möglich, den Strahlungsdurchgangsbereich mit einer diskreten Rotationssymmetrie, insbesondere einer zweizähligen Rotationssymmetrie auszubilden.
Der Strahlungsdurchgangsbereich kann insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Propagationsrichtung verlaufenden Mittelebene, insbesondere senkrecht zur Zwischenfokusebene, ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bildet eine den Strahlungsdurchgangsbereich umfangsseitig begrenzende Oberfläche eine kleinste Einhüllende einer vorgegebenen Auswahl der Strahlenbündel, welche den Zwischenfokusbereich mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen durchlaufen. Die den Strahlungsdurchgangsbereich umfangsseitig begrenzende Oberfläche kann insbesondere die kleinste Einhüllende sämtlicher den Zwischenfokusbereich mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen durchlaufenden Strahlenbündel bilden.
Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung ist der Strahlungsdurchgangsbereich knickstellenfrei ausgebildet. Die den Strahlungsdurchgangsbereich umfangseitig begrenzende Oberfläche kann insbesondere eine stetig differenzierbare Form aufweisen. Der minimale Krümmungsradius eines Meridionalschnitts durch die den Strahlungsdurchgangsbereich umfangseitig begrenzende Oberfläche ist vorteilhafterweise mindestens so groß wie der minimale Durchmesser d senkrecht zur Durchgangsrichtung. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass in keinem Bereich der Blendeneinrichtung eine unnötig hohe Wärmebelastung auftritt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die den Strahlungsdurchgangsbereich begrenzende Oberfläche vollständig strahlungsabsorbierend. Hierzu können vorteilhaft Materialien werden, wenn ihr komplexer Brechnungsindex einen betragsmäßig großen Imaginärteil besitzt, während ihr Realteil möglichst den Wert 1 hat. Listen geeigneter Materialen können z.B. im Übersichtsartikel „Nanometer interface and materials control for multilayer EUV-optical applications“ von E. Louis, A.E. Yakshin, T. Tsarfati und F. Bijkerk gefunden werden. Auch können vorteilhaft Materialien, die anderweitig als Absorber zur Strukturierung von EUV-Retikeln genutzt werden, verwendet werden. Dies sind z.B. Tantal-basierte Materialien wie z.B. Tantalnitrid oder auch Nickel-Aluminium-Legierungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Kollektor-Spiegel ellipsoid ausgebildet.
Er ist insbesondere derart ausgebildet, dass er einen Brennpunkt im Zwischenfokusbereich aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Beleuchtungssystem mit einem Strahlungsquellen-Modul der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des Strahlungsquellen-Moduls.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Beleuchtungssystem einen ersten und einen zweiten Facettenspiegel mit einer Vielzahl von ersten und zweiten Facetten, wobei die Facetten des ersten und/oder des zweiten Facetten-Spiegels unterschiedliche Form und/oder Ausrichtung und/oder Größe aufweisen.
Die Facetten des zweiten Facetten-Spiegels können insbesondere elliptisch ausgebildet sein.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen derartigen Facetten-Spiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Facetten-Spiegel mit einer Vielzahl von elliptischen Facetten gelöst, wobei eine erste nicht-leere Teilmenge der Facetten eine nummerische Exzentrizität (e1) und eine Reflexionsfläche mit einem ersten Flächeninhalt (F1) aufweist, wobei eine zweite nicht-leere Teilmenge der Facetten eine zweite nummerische Exzentrizität (e2) und eine zweite Reflexionsfläche mit einem zweiten Flächeninhalt (F2) aufweist, wobei gilt: 1,1 < e2 : e1 < 10 und 1,1 < F1 : F2 < 10.
Es gilt insbesondere e2 : e1 < 5, insbesondere e2 : e1 < 3.
Es gilt insbesondere F1 : F2 < 5, insbesondere F1 : F2 < 3.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des Strahlungsquellen-Moduls.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Strahlungsquellen-Modul gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich wiederum aus denen des Strahlungsquellen-Moduls.
Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 schematisch in Bezug auf eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie,
2 schematisch einen Strahlengang im Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage zur Erläuterung von Variationen der Ausleuchtung der Pupillenfacetten,
3 wiederum schematisch einen Ausschnitt aus dem Strahlengang im Beleuchtungssystem, welcher insbesondere Strahlenbündel zeigt, welche vom Quellplasma ausgehen und von einem Kollektor unter unterschiedlichen Winkeln, das heißt mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen zu einem Zwischenfokusbereich geführt werden,
4 eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs IV um den Zwischenfokus des Strahlengangs gemäß 3,
5 eine Darstellung gemäß 4 mit einer größeren Anzahl von Strahlenbündel,
6 eine Abbildung gemäß 4 mit lediglich drei exemplarisch hervorgehobenen Strahlenbündeln,
7 einen Querschnitt durch die Strahlenbündel gemäß 6 im Bereich der Ebene VII,
8 einen Querschnitt durch die Strahlenbündel gemäß 6 im Bereich der Ebene VIII,
9 einen Querschnitt durch die Strahlenbündel gemäß 6 im Bereich der Ebene IX,
10 eine schematische Darstellung der Pupillenfacetten eines Pupillenfacettenspiegels und
11 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausbildung von Pupillenfacetten eines Pupillenfacettenspiegels.

Im Folgenden werden zunächst allgemeine Details und Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Diese Beschreibung ist nicht einschränkend zu verstehen. Alternative Ausbildungen der Projektionsbelichtungsanlage 1 sind aus dem Stand der Technik bekannt und erfindungsgemäß ebenso möglich.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine Lichtquelle 2 emittiert zur Beleuchtung genutzte EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser produced plasma) handeln. Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird EUV-Beleuchtungslicht bzw. Beleuchtungsstrahlung in Form eines Abbildungslicht-Bündels 3 genutzt. Das Abbildungslicht-Bündel 3 durchläuft nach der Lichtquelle 2 zunächst einen Kollektor 4, bei dem es sich beispielsweise um einen genesteten Kollektor mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Mehrschalen-Aufbau oder alternativ um einen, dann hinter der Lichtquelle 2 angeordneten ellipsoidal geformten Kollektor handeln kann. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A und aus der US 9 298 110 B2 bekannt. Nach dem Kollektor 4 durchtritt das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst eine Zwischenfokusebene 5, was zur Trennung des Abbildungslicht-Bündels 3 von unerwünschten Strahlungs- oder Partikelanteilen genutzt werden kann. In der Zwischenfokusebene 5 ist eine Zwischenfokus-Blende 5a angeordnet, die in einem axialen Längsschnitt dargestellt ist und nachfolgend noch näher erläutert wird. Nach Durchlaufen der Zwischenfokusebene 5 trifft das Abbildungslicht-Bündel 3 zunächst auf einen Feldfacettenspiegel 6 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 6a. Die Feldfacetten 6a sind in der 1 nur schematisch dargestellt.
Die Lichtquelle 2, und die Zwischenfokus-Blende 5a bilden Bestandteile eines Strahlungsquellen-Moduls.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung ein kartesisches globales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
Die Abtrennung unerwünschter Strahlungsanteile vom Abbildungslicht-Bündel 3 kann, sofern sich die unerwünschten Strahlungsteile in der Wellenlänge vom erwünschten Abbildungslicht unterscheiden, erleichtert werden, wenn die Kollektor 4 derartige Strahlungsteile anders als das erwünschte Abbildungslicht führt. Derartige Kollektoren sind aus der US 8 198 613 B2 bekannt.
Feldfacetten 6a des Feldfacettenspiegels 6, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, können rechteckig oder bogenförmig sein und haben jeweils das gleiche x/y-Aspektverhältnis. Das x/y-Aspektverhältnis kann beispielsweise 12/5, kann 25/4, kann 104/8, kann 20/1 oder kann 30/1 betragen.
Die Feldfacetten 6a geben eine Reflexionsfläche des Feldfacettenspiegels 6 vor und sind beispielsweise in mehreren Spalten zu jeweils mehreren Feldfacettengruppen gruppiert.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 6 trifft das in Abbildungslicht-Teilbündel, die den einzelnen Feldfacetten 6a zugeordnet sind, aufgeteilte Abbildungslicht-Bündel 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 10 mi einer Vielzahl von Pupillenfacetten 10a. Die Pupillenfacetten 10a sind in der 1 nur schematisch dargestellt. Das jeweilige Abbildungslicht-Teilbündel des gesamten Abbildungslicht-Bündels 3 ist längs jeweils eines Abbildungslichtkanals geführt.
Die Pupillenfacetten 10a des Pupillenfacettenspiegels 10, die in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt sind, können z. B. um ein Zentrum herum in ineinander liegenden Facettenringen angeordnet sein. Jedem von einer der Feldfacetten 6a reflektierten Abbildungslicht-Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 ist eine Pupillenfacette zugeordnet, so dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten 6a und einer der Pupillenfacetten 10a den Abbildungslichtkanal für das zugehörige Abbildungslicht-Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 vorgibt. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten 10a zu den Feldfacetten 6a erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1. Eine derartige kanalweise Zuordnung ist näher erläutert beispielsweise in der US 2015/0015865 A1 .
Über den Pupillenfacettenspiegel 10 (1) und eine nachfolgende, aus drei EUV-Spiegeln 12, 13, 14 bestehenden Übertragungsoptik 15 werden die Feldfacetten 6a in eine Objektebene 16 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet. Der EUV-Spiegel 14 ist als Spiegel für streifenden Einfall (Grazing-Incidence-Spiegel) ausgeführt. In der Objektebene 16 ist ein Retikel 17 angeordnet, von dem mit dem EUV-Beleuchtungslicht 3 ein Ausleuchtungsbereich ausgeleuchtet wird, der mit einem Objektfeld 18 einer nachgelagerten Projektionsoptik 19 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zusammenfällt. Der Ausleuchtungsbereich wird auch als Beleuchtungsfeld bezeichnet. Das Objektfeld 18 ist je nach der konkreten Ausführung einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage 1 rechteckig oder bogenförmig. Die Abbildungslichtkanäle werden im Objektfeld 18 überlagert. Das EUV-Beleuchtungslicht 3 wird vom Retikel 17 reflektiert. Das Retikel 17 wird von einem Objekthalter 17a gehaltert, der längs der Verlagerungsrichtung y mit Hilfe eines schematisch angedeuteten Objektverlagerungsantriebs 17b angetrieben verlagerbar ist.
Die Projektionsoptik 19 bildet das Objektfeld 18 in der Objektebene 16 in ein Bildfeld 20 in einer Bildebene 21 ab. In dieser Bildebene 21 ist ein Wafer 22 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Der Wafer 22, also das Substrat, auf welches abgebildet wird, wird von einem Wafer- bzw. Substrathalter 22a gehaltert, der längs der Verlagerungsrichtung y mit Hilfe eines ebenfalls schematisch angedeuteten Waferverlagerungsantriebs 22b synchron zur Verlagerung des Objekthalters 17a verlagerbar ist. Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 17 als auch der Wafer 22 in der y-Richtung synchronisiert gescannt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt. Die Scanrichtung y ist die Objektverlagerungsrichtung.
In einer Korrekturebene 23 angeordnet ist eine Beleuchtungsintensitäts-Korrekturvorrichtung 24, deren Aufbau und Funktion beispielsweise in der US 2015/0015865 A1 beschrieben sind. Die Korrekturvorrichtung 24 wird von einer Steuereinrichtung 25 angesteuert. Weitere Beispiele einer Korrekturvorrichtung sind bekannt aus der WO 2009/074 211 A1 , der EP 0 952 491 A2 sowie aus der DE 10 2008 013 229 A1 .
Der Feldfacettenspiegel 6, der Pupillenfacettenspiegel 10, die Spiegel 12 bis 14 der Übertragungsoptik 15 sowie die Korrekturvorrichtung 24 sind Bestandteile einer Beleuchtungsoptik 8 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Gemeinsam mit der Strahlungsquelle 2, insbesondere gemeinsam mit dem Strahlungsquellen-Modul, bildet die Beleuchtungsoptik 2 ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Im Folgenden werden weitere Details der Zwischenfokus-Blende 5a beschrieben. Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 2 die Ausleuchtung im Bereich der Zwischenfokusebene 5 sowie insbesondere im Bereich der Pupillenfacetten 10a beschrieben.
Der Kollektor 4 kann insbesondere einen ellipsoid ausgebildeten Kollektorspiegel, das heißt einen Kollektorspiegel mit einer ellipsoid oder zumindest angenähert ellipsoid ausgebildeten Reflexionsfläche aufweisen. Mit Hilfe des Kollektors 4 wird Beleuchtungsstrahlung 3 aus einem Strahlungserzeugungsbereich 26 der Lichtquelle 2 zu einem Zwischenfokusbereich 27 weitergeleitet.
Der Strahlungserzeugungsbereich 26 wird durch das Quellplasma der Strahlungsquelle 2 definiert. Er weist eine endlich große Ausdehnung auf. Die Abbildung des Strahlungserzeugungsbereichs 26 in den Zwischenfokusbereich 27 ist damit nicht mehr ideal. Der Maßstab dieser Abbildung ist richtungsabhängig. Dies führt dazu, dass unterschiedliche Abbildungslichtbündel 3₁ , 3₂ mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen den Zwischenfokus unterschiedlich füllen. Dies führt im Weiteren dazu, dass auch die Pupillenfacetten 10a unterschiedlich groß ausgeleuchtet sind. Erfindungsgemäß kann dies bei der Auslegung des Pupillenfacettenspiegels 10 berücksichtigt werden. Es ist insbesondere vorteilhaft vorgesehen, den Pupillenfacettenspiegel 10 mit Pupillenfacetten 10a unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Form und/oder unterschiedlicher Ausrichtung auszubilden. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Pupillenfacetten 10a mit individueller Größe und/oder Form und/oder Ausrichtung können vorteilhaft genutzt werden, um den Pupillenfüllgrad der Projektionsbelichtungsanlage 1 zu verringern.
Des Weiteren kann es zu Maßstabsvariationen der Abbildung vom Zwischenfokusbereich 27 auf die Pupillenfacetten 10a durch die Feldfacetten 6a kommen. Auch wenn dies im Folgenden nicht weiter erwähnt ist, werden entsprechende Maßstabvariationen erfindungsgemäß vorzugsweise berücksichtigt.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine effektive Blende, welche im Bereich der Zwischenfokusebene 5 angeordnet ist, aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der unterschiedlichen Abbildungslichtbündel 3_i für unterschiedliche der Abbildungslichtbündel 3_i unterschiedliche Größen und/oder Formen aufweisen müsste.
Dies ist im Folgenden anhand der 3 bis 5 noch näher erläutert. In den 3 und 4 sind exemplarisch sieben Abbildungslichtbündel 3₁ bis 3₇ dargestellt. Wie man insbesondere in der 4 gut erkennt, hängt die Größe der Ausleuchtung des Zwischenfokusbereichs 27 von der Propagationsrichtung der Abbildungslichtbündel 3_i ab.
Weiter ist gut erkennbar, dass das zentrale Abbildungslichtbündel 3_z im Bereich der Zwischenfokusebene 5 den größten Strahldurchmesser aufweist. Abbildungslichtbündel 3i, welche eine Propagationsrichtung mit einem Winkel ≠ 90° zur Zwischenfokusebene 5 aufweisen, haben Strahlungsquerschnitte mit geringerem Durchmesser. Derartige Abbildungslichtbündel 3; werden auch als schiefe Strahlenbündel bezeichnet. Aufgrund der Verkippung dieser schiefen Strahlenbündel 3_i relativ zur Normalen der Zwischenfokusebene 5 liegt ein Randbereich dieser schiefen Abbildungslichtbündel 3_i in einem Bereich vor bzw. hinter der Zwischenfokusebene 5 außerhalb des Strahlungsquerschnitts des zentralen Abbildungslichtbündels 3_z .
Gemäß einer Variante der Erfindung ist daher vorgesehen, die Zwischenfokusblende 5a, welche allgemein als Blendeneinrichtung bezeichnet wird, mit einer Erstreckung in Richtung der Propagationsrichtung des zentralen Abbildungslichtbündels 3_z auszubilden. Die Zwischenfokusblende 5a weist insbesondere eine dreidimensionale Ausbildung auf. Sie weist allgemein eine Mehrzahl von einen Strahlungsdurchgangsbereich 28 umfangseitig begrenzenden Bereichen auf, welche in Propagationsrichtung der Beleuchtungsstrahlung 3 voneinander beabstandet sind. Die Propagationsrichtung 29 der Beleuchtungsstrahlung 3, insbesondere des zentralen Abbildungslichtbündels 3_z ist in der 5 schematisch eingezeichnet.
Schiefe Abbildungslichtbündel 3_i werden von der Zwischenfokusblende 5a in Bereichen vor und/oder hinter der Zwischenfokusebene 5 vignettiert.
Die Zwischenfokusblende 5a umfasst ein röhrenartiges Element 30. Das röhrenartige Element 30 ist sanduhrförmig ausgebildet. Es kann auch doppelkonisch ausgebildet sein. Dies führt dazu, dass der Strahlungsdurchgangsbereich 28 eine Engstelle 31 aufweist. Die Engstelle 31 ist im Bereich der Zwischenfokusebene 5 angeordnet.
Das röhrenartige Element 30 der Zwischenfokusblende 5a ist aus einem strahlungsabsorbierenden Material. Es weist zumindest eine innere Oberfläche 32 mit strahlungsabsorbierenden Eigenschaften auf. Die innere Oberfläche 32 kann auch eine strahlungsabsorbierende Beschichtung aufweisen.
Die innere Oberfläche 32 begrenzt den Strahlungsdurchgangsbereich 28 umfangseitig.
Die innere Oberfläche 32 weist eine Form auf, welche durch die kleinste Einhüllende einer vorgegebenen Auswahl der Strahlenbündel 3i, welche den Zwischenfokusbereich mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen durchlaufen, definiert ist.
Die innere Oberfläche 32 ist insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies ist nicht notwendigerweise der Fall. Sie kann auch eine diskrete, insbesondere eine zweizählige Drehsymmetrie aufweisen. Sie kann auch nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
Die innere Oberfläche 32 ist spiegelsymmetrisch zur Zwischenfokusebene 5 ausgebildet. Dies ist nicht notwendigerweise der Fall. Die Zwischenfokusblende 5a kann auch ausgehend von der Zwischenfokusebene 5 unterschiedlich große Erstreckungen in bzw. gegen die Propagationsrichtung 29 aufweisen.
In der 6 ist noch einmal ein Meridionalschnitt durch den Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 3 im Zwischenfokusbereich 27 dargestellt. In der 6 sind zusätzlich zum zentralen Abbildungslichtbündel 3_z lediglich zwei schiefe Abbildungslichtbündel 3₁ und 3₇ dargestellt.
Außerdem sind in drei in Propagationsrichtung 29 voneinander beabstandeten Schnittebenen VII, VIII, IX zur Verdeutlichung Marker hinzugefügt, welche anzeigen, ob ein bestimmter Randstrahl an der jeweiligen Stelle von der Zwischenfokusblende 5a beschränkt wird oder nicht. Ein gefüllter Marker zeigt an, dass der betreffende Randstrahl an dieser Stelle von der Zwischenfokusblende 5a beschränkt, also alles außerhalb dieses Randstrahls vignettiert wird. Ein offener Marker bedeutet, dass der betreffende Strahl an dieser Stelle nicht von der Zwischenfokusblende 5a beschränkt wird, er jedoch an einem hiervon beabstandeten Ort beschränkt wird.
In den 7 bis 9 sind für die drei Schnittebenen VII, VIII und IX jeweils Strahlbündel 3_i im Querschnitt eingezeichnet. Hierbei sind in den 7 und 9 zusätzlich zu den beiden Abbildungslichtbündeln 3₁ und 3₇ zwei weitere Abbildungslichtbündel 3₈ und 3₉ eingezeichnet.
Die Marker entsprechen denen aus der 6. Sie geben insbesondere an, wo das jeweilige Abbildungslichtbündel 3_i durch die Zwischenfokusblende 5a beschränkt wird.
Man erkennt unmittelbar, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Zwischenfokusblende 5a in jeweils einer bestimmten Ebene die gewünschte Wirkung erreicht wird. Diese Ebene ist durch die optische Achse und die beiden eingezeichneten Marker bestimmt. In einer hierzu verdrehten Ebene wird das Abbildungslichtbündel 3i weniger stark beschränkt, das Abbildungslichtbündel wird also, sofern es nicht entlang der optischen Achse verläuft, nicht rotationssymmetrisch beschränkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die unterschiedliche Vignettierung der Abbildungslichtbündel 3_i bei der Ausgestaltung der Pupillenfacetten 10a, insbesondere deren Anordnung und/oder Ausrichtung auf dem Pupillenfacettenspiegel 10 berücksichtigt werden. Wie in der 10 exemplarisch dargestellt ist, können die Pupillenfacetten 10a insbesondere in der Richtung, in welcher das auf sie weitergeleitete Abbildungslichtbündel 3_i durch die Zwischenfokusblende 5a beschränkt wird, kleiner ausgeführt sein als in der hierzu orthogonalen Richtung. Die Pupillenfacetten 10a können insbesondere eine elliptische Ausbildung aufweisen. Sie können insbesondere unterschiedliche Orientierungen aufweisen.
Außerdem können die Pupillenfacetten 10a unterschiedliche nummerische Exzentrizitäten e_i aufweisen. Wie stark der Unterschied zwischen den beiden orthogonalen Orientierungen, insbesondere den beiden Hauptachsen der Ellipsen ist, hängt davon ab, wie stark der Hauptstrahl des Abbildungslichtbündels 3_i gegenüber der optischen Achse geneigt ist. Entlang der optischen Achse, das heißt beim zentralen Abbildungslichtbündel 3_z , werden sämtliche Orientierungen gleichmäßig durch die Zwischenfokusblende 5a beschränkt. Die mit dem zentralen Abbildungsbündel 3_z beaufschlagte Pupillenfacette 10a* ist somit vorzugsweise kreisförmig ausgebildet. Sieht man von Maßstabsvariationen im Beleuchtungssystem ab, kann festgehalten werden, dass die Pupillenfacetten 10a eine umso größere Reflexionsfläche aufweisen, je kleiner deren nummerische Exzentrizität ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das zentrale Abbildungsbündel 3_z eine Feldfacette 6x* in einem zentralen Bereich des Feldfacettenspiegels 6 trifft, die zugeordnete Pupillenfacette 10a* jedoch nicht in einem zentralen Bereich des Pupillenfacettenspiegels 10 angeordnet zu sein braucht.
Die genaue Form der inneren Oberfläche 32 lässt sich mittels eines Lichtstrahlverfolgungs-Verfahrens (Raytracing) ermitteln. Zur Ermittlung der gewünschten Form der Zwischenfokusblende 5a, insbesondere deren inneren Oberfläche 32, ist insbesondere ein Simulationsverfahren vorgesehen.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften der Zwischenfokusblende 5a beschrieben. Die innere Oberfläche 32 ist vorzugsweise über ihren gesamten Bereich strahlungsabsorbierend ausgebildet. Die innere Oberfläche 32 ist vorzugsweise glatt, insbesondere unstrukturiert ausgebildet. Prinzipiell kann sie auch mit einer Beugungs-, Gitter- oder Stufenstruktur versehen werden. Hierdurch kann Strahlung aus unerwünschten Wellenlängenbereichen abgelenkt werden.
Bei der Projektionsbelichtung werden zunächst das Retikel 17 und der Wafer 22, der eine für das Beleuchtungslicht 3 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt. Anschließend wird ein Abschnitt des Retikels 17 auf den Wafer 22 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht 3 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 22 entwickelt. Auf diese Weise wird ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil beispielsweise ein Halbleiterchip hergestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011762297 A1 [0002]
DE 102011015266 A1 [0002]
US 9298110 B2 [0002, 0043]
US 8680493 B2 [0002]
EP 1225481 A [0043]
US 8198613 B2 [0046]
US 2015/0015865 A1 [0050, 0053]
WO 2009/074211 A1 [0053]
EP 0952491 A2 [0053]
DE 102008013229 A1 [0053]

Claims

Strahlungsquellen-Modul für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 1.1. einer Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (3) in einem Strahlungserzeugungsbereich (26), 1.2. einen Kollektor (4) mit einem Kollektor-Spiegel zur Weiterleitung der Beleuchtungsstrahlung (3) vom Strahlungserzeugungsbereich (26) zu einem Zwischenfokusbereich 27) und 1.3. einer Blendeneinrichtung (5a) zur Vignettierung von Beleuchtungsstrahlung (3) mit einer Mehrzahl von einen Strahlungsdurchgangsbereich (28) umfangsseitig begrenzenden Bereichen, 1.3.1. welche in einer Propagationsrichtung (29) der Beleuchtungsstrahlung (3) voneinander beabstandet sind, und 1.3.2. welche derart ausgebildet sind, dass mindestens zwei Strahlenbündel (3i; 3_j), welche den Zwischenfokusbereich (27) mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen durchlaufen, zumindest teilweise von unterschiedlichen der Bereiche vignettiert werden.
Strahlungsquellen-Modul gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilmenge der Strahlenbündel (3_i) von zwei unterschiedlichen Bereichen der Blendeneinrichtung (5a) vignettiert werden
Strahlungsquellen-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilmenge der Strahlenbündel (3i) in einem Bereich vor dem Zwischenfokus (5) entlang eines ersten Randbereichs und in einem Bereich hinter dem Zwischenfokus (5) entlang eines hiervon verschiedenen zweiten Randbereichs vignettiert werden.
Strahlungsquellen-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (5a) ein röhrenartiges Element (30) aufweist mit einer maximalen Erstreckung (e) in einer Durchgangsrichtung und einer Durchgangsöffnung mit einem minimalen Durchmesser (d) senkrecht zur Durchgangsrichtung, wobei gilt: e:d > 0,1.
Strahlungsquellen-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Strahlungsdurchgangsbereich (28) umfangsseitig begrenzende Oberfläche (32) eine kleinste Einhüllende einer vorgegebenen Auswahl der Strahlenbündel (3_i), welche den Zwischenfokusbereich (27) mit unterschiedlichen Propagationsrichtungen durchlaufen, bildet.
Strahlungsquellen-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor-Spiegel ellipsoid ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 7.1. einem Strahlungsquellen-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 7.2. einem ersten Facetten-Spiegel (6) mit einer Vielzahl von ersten Facetten (6a) und 7.3. einem zweiten Facetten-Spiegel (10) mit einer Vielzahl von zweiten Facetten (10a), 7.4. wobei der erste Facetten-Spiegel (6) und/oder der zweite Facetten-Spiegel (10) Facetten (6a; 10a) unterschiedlicher Form und/oder Größe und/oder Ausrichtung aufweist.
Facetten-Spiegel (10) für eine Beleuchtungsoptik (8) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einer Vielzahl von elliptischen Facetten (10a), 8.1. wobei eine erste nicht-leere Teilmenge der Facetten (10a) eine erste numerische Exzentrizität (e1) und eine Reflexionsfläche mit einem ersten Flächenihalt (F1) aufweist, 8.2. wobei eine zweite nicht-leere Teilmenge der Facetten ( ) eine zweite numerische Exzentrizität (e2) und eine Reflexionsfläche mit einem zweiten Flächeninhalt (F2) aufweist, 8.3. wobei gilt: 1,1 < e2 : e1 < 5 und 8.4. wobei gilt: 1,1 < F1 : F2 < 5.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 9.1. Einem Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 7 und 9.2. Einer Projektionsoptik (19) zur Projizierung eines Objektfelds (18) in ein Bildfeld (20).
Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wafers (22), auf dem zumindest bereichsweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, - Bereitstellen eines Retikels (17) mit abzubildenden Strukturen, - Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 9, - Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (17) auf einen Bereich der Schicht des Wafers (22) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).